Lavado de aire con sus propias manos: instrucciones de fabricación detalladas. Purificador de aire casero a partir de polvo, filtro de aire y agua con sus propias manos.
Contenido:La situación medioambiental actual dista en muchos casos de ser favorable. Ambiente se encuentra principalmente en un estado contaminado. El polvo y otras partículas pequeñas ingresan a los edificios residenciales y otros objetos donde se encuentran las personas. El problema se puede solucionar con la ayuda de purificadores de aire. Son especialmente indispensables para su uso en casa. El principio de funcionamiento de un purificador de aire puede ser diferente en cada modelo, por lo que hay que tener en cuenta este factor a la hora de adquirir un dispositivo.
Propósito del purificador de aire.
Casi todas las personas respiran polvo doméstico todos los días. Sólo parece seguro, pero poco a poco crea diversos problemas de salud. El propio polvo suele provocar complicaciones y fallos de funcionamiento. Sistema respiratorio. Además, la exposición al polvo puede provocar procesos inflamatorios en las mucosas y provocar diversas enfermedades de la piel. La probabilidad de enfermarse a causa del polvo aumenta significativamente con un sistema inmunológico debilitado que no puede hacer frente a las defensas del cuerpo.
Aún más daño no lo causa el polvo en sí, sino todo tipo de bacterias y otros microorganismos que contiene. Muchos de ellos son patógenos y suponen un grave peligro para la salud.
La tarea de garantizar una limpieza y aire fresco resuelto con éxito mediante el uso de purificadores de aire. Todos los tipos de purificadores de aire contribuyen a una purificación garantizada y de alta calidad del espacio aéreo interior.
Cómo funcionan los purificadores de aire
El principio de funcionamiento de los purificadores de aire es bastante sencillo. El esquema de operación implica aspirar aire a través de la entrada, su paso adicional a través de diferentes tipos limpieza y posterior liberación al local en estado puro.
Sin embargo, ningún tipo de purificador de aire es capaz de sustituirlo por completo. limpieza húmeda o una aspiradora. Estos dispositivos son capaces de atravesar polvo en pequeñas cantidades y solo el que se encuentra en estado suspendido. El polvo depositado en las superficies permanece en su lugar y no se ve afectado por el purificador de aire. Gran importancia Para el funcionamiento normal del purificador de aire, dispone de filtración de aire adicional. Se recomienda utilizar la potencia mínima del dispositivo para evitar fuertes corrientes de aire, que pueden provocar polvo.
El principio de funcionamiento del purificador de aire se refleja en el diseño de varios dispositivos. En los humidificadores, la purificación del aire se realiza mediante filtros húmedos, donde se deposita el polvo. Los dispositivos de filtración de aire están equipados con varias etapas de filtración a través de las cuales el aire contaminado circula y regresa a la habitación ya purificado. Para una limpieza adicional, los filtros se tratan con sustancias especiales: fotocatalizadores que destruyen las bacterias y otros elementos nocivos.
Los ionizadores utilizan aniones especiales que pueden atraer partículas de polvo. Los diseños de purificadores combinados combinan filtración, humidificación y otras funciones. El componente principal de todos los dispositivos de limpieza son los filtros. Son ellos a quienes se les confía la tarea principal limpieza. Los más simples y económicos se consideran filtros mecánicos, fabricados en forma de malla gruesa que realiza una purificación preliminar del aire. Como regla general, se utilizan en combinación con otros tipos de filtros. Los filtros de agua también están diseñados para una limpieza profunda. Se utilizan platos húmedos para recoger el polvo y luego se acumula en recipientes con agua.
La limpieza fina se realiza mediante filtros de carbón utilizados en combinación con dispositivos de limpieza gruesa. Los filtros fotocatalíticos utilizan radiación ultravioleta para oxidar y descomponer todo tipo de impurezas nocivas. Bajo su influencia, se neutralizan las sustancias tóxicas.
Cómo elegir un purificador de aire
La eficacia de la purificación del aire depende en gran medida de la elección correcta purificador de aire. Los expertos recomiendan, en primer lugar, tener en cuenta el tamaño de la habitación. Cuanto mayor sea el volumen y el área, mayor debe ser la potencia del dispositivo.
Cabe recordar que el principio de funcionamiento del purificador de aire utilizado en un modelo en particular afecta directamente la calidad de la limpieza. Cuanto mayores sean los indicadores de calidad, más potente y caro debería ser el dispositivo. Por ejemplo, el efecto de un filtro fotocatalítico supera significativamente las capacidades de un dispositivo mecánico que filtra solo partículas grandes.
Útil funciones adicionales Son la ionización y la humidificación, que mejoran significativamente la calidad de la limpieza. Esto es de gran importancia, por lo que la potencia del purificador de aire debe seleccionarse de acuerdo con el modo y horario de su uso. Es deseable que el dispositivo funcione silenciosamente, especialmente si la familia tiene niños pequeños.
En cualquier habitación se acumula demasiado polvo, que es absorbido por muebles tapizados, alfombras, juguetes infantiles e incluso por la propia persona. Y por muy intensa que sea la lucha por la limpieza, las partículas de polvo seguirán flotando en el aire de la habitación. Puedes mejorar el proceso de enfrentamiento utilizando un purificador de aire. Un dispositivo bastante simple y muy eficaz es un purificador de aire electrostático.
Enfoque general para diseñar un purificador doméstico
- La carcasa tiene ranuras para la entrada de aire sucio y la evacuación de masas de aire limpio.
- Filtro limpiador y ionizante.
- Un colector de polvo que consta de electrodos instalados con cargas polares opuestas.
- Controles electrónicos para control automático.
- Fuente de alimentación para iniciar el dispositivo.
Principio de funcionamiento
La carga de corona creada en el electrodo produce iones cargados. A medida que se mueven, capturan partículas de polvo y bacterias. Cuando estos iones se depositan en el electrodo, se "pegan" a él los componentes nocivos del aire. El aire limpio regresa a la habitación. Un algoritmo de funcionamiento sencillo le permite utilizar el dispositivo en cualquier tipo de habitación. Es adecuado para estancias pequeñas cuya superficie no supere los 20 m2.
Ventajas
- Eliminación eficaz de partículas de polvo cuyo tamaño no supere 1 micra. Reparaciones simples pueden provocar la aparición de grandes cantidades de polvo.
- Consumo mínimo de energía eléctrica, ya que la potencia dispositivos modernos no supera los 45 W.
- No es necesario reemplazar el filtro instalado. Cuando está sucio, simplemente se lava debajo agua corriendo al menos una vez cada 10 días en caso de uso intensivo.
- Los modelos sin ventilador no emiten sonido, lo que permite su uso en la habitación de un niño o por la noche.
En este caso, no es necesario comprar un dispositivo ya preparado. Puedes fabricar tu propio purificador de aire interior con un poco de esfuerzo y algo de tiempo. En última instancia, esto se traducirá en un ahorro de costes.
Purificador de aire electrostático de bricolaje: opción número 1
El diseño de un purificador de aire profesional que se presenta a continuación le permite determinar cómo instalar el dispositivo usted mismo. Según el esquema propuesto, puedes fabricar el dispositivo tú mismo. Componentes Los mecanismos se compran en tiendas especializadas o se reemplazan con medios improvisados. Por ejemplo, el filtro HEPA se reemplaza por elementos de carbón, el filtro grueso se reemplaza por un material poroso y no se puede utilizar el ionizador en el diseño.
Este esquema funciona con suministro artificial de aire contaminado. Se puede utilizar un ventilador convencional para mover masas de aire. Al conectar un limpiador de este tipo a la corriente, podrá eliminar el polvo en 12 horas. Pero su principal desventaja es la producción de ozono, que en grandes cantidades es perjudicial para el cuerpo humano.
¡Importante! Usando un filtro adicional basado en Carbón activado, instalar una mampara con gel de sílice le permitirá eliminar de forma más eficaz y rápida las partículas de polvo del aire.
Purificador de aire casero para el hogar: opción número 2
Elementos estructurales requeridos
- Un pequeño ventilador cuyo voltaje es de 12 V.
- Fuente de alimentación: batería Krona.
- Terminal para conectar una fuente de alimentación.
- Recipiente de plástico correspondiente a las dimensiones del ventilador.
- Elemento filtrante: carbón.
Proceso de manufactura
- Aplicar marcas en el recipiente preparado para realizar agujeros para la entrada y salida de masas de aire.
- En el fondo del recipiente, aplique líneas de corte que correspondan a las dimensiones de la batería.
- Usando un terminal, conecte el ventilador a una fuente de energía: una batería.
- Verificar la funcionalidad de la estructura ensamblada.
- Coloque la estructura terminada en un recipiente de plástico.
- Cortar el filtro de carbón al tamaño del recipiente.
- Coloque el elemento filtrante encima del ventilador.
¡Importante! Para aumentar la confiabilidad del diseño, es mejor soldar la batería al ventilador. Esto eliminará las interrupciones en el suministro de energía y, en consecuencia, aumentará la eficiencia del uso del dispositivo.
Purificador de aire de polvo casero con humidificación: diseño n.° 3
Para implementar la tarea, se utiliza lo siguiente:
- recipiente de plástico volumétrico con tapa;
- Fuente de alimentación de 12 V conectable a la red eléctrica;
- ventilador de pequeñas dimensiones;
- Elemento de filtro.
El principio de diseño es similar al número 2: se hace un agujero en el tanque de plástico para instalar un ventilador y una fuente de alimentación. El ventilador se fija firmemente en la parte superior del contenedor mediante pernos para evitar que se hunda en el agua. EN la parte de abajo El tanque de plástico está lleno de agua. El líquido no debe llegar al ventilador al menos 3 cm. Este dispositivo puede equiparse con un relé con el que se puede controlar automáticamente la estructura: se encenderá y apagará. tiempo específico usted mismo, lo cual, como ve, es muy conveniente.
Cómo hacer un purificador de aire casero para una habitación con mucha humedad
Materiales necesarios para completar el proyecto:
- recipiente de plástico con una profundidad de al menos 20 cm;
- un ventilador de baja potencia cuyo impulsor gira lentamente;
- sal marina o de mesa;
- material poroso: almohada de varias capas como una venda de gasa de algodón, gomaespuma;
- fuente de alimentación para el funcionamiento del ventilador;
- sujetadores;
- adhesivo confiable de disparo rápido;
- cuchillo afilado para realizar el proceso de instalación.
Puedes hacer tu propio purificador de aire siguiendo las instrucciones:
- Haga dos orificios de diferentes tamaños en un recipiente de plástico en diferentes paredes: el orificio para instalar el ventilador debe ser del mismo tamaño que el dispositivo de intercambio de aire. Debe colocarse ligeramente más alto que el segundo orificio del lado opuesto;
- arreglar el ventilador;
- Haga un filtro cuyo tamaño sea un poco más grande que el tamaño del segundo orificio. El filtro se puede fabricar mediante el método de varias bolas: gasa + algodón;
- fije el filtro a la caja con pegamento de secado rápido;
- vierta sal seca para que la sustancia cubra el agujero con filtro instalado, pero no llegó al abanico;
- conecte la estructura a la fuente de alimentación y ponga en marcha el mecanismo.
¡Importante! Al crear un purificador para un apartamento con altos niveles de humedad, es necesario utilizar un ventilador que gire muy lentamente. De lo contrario, una intensa corriente de aire “revolverá” la sal que, al golpear las paredes del recipiente, irritará los oídos. Este dispositivo no es adecuado para su uso nocturno.
Este purificador dispone de 2 niveles de filtración: un material poroso en forma de gasa eliminará las partículas de polvo; sal, que absorberá el exceso de humedad, bacterias y polvo fino. Un purificador de aire electrostático casero de este tipo saturará el aire de la habitación con iones de cloro y sodio, lo que hará que el aire interior sea más beneficioso para los humanos y las plantas de interior.
El purificador de agua con sus propias manos se fabrica teniendo en cuenta los niveles de humedad de la habitación. Para medirlo se utiliza un dispositivo especial: un higrómetro. Humedad óptima en interiores de acuerdo con GOST 30494-96 es del 40 al 60%. Si las lecturas del higrómetro son superiores al 70%, se debe utilizar un limpiador "en seco". Para lecturas inferiores al 30%, se requerirá un dispositivo con humidificación del aire.
No hace mucho surgió el tema de cómo limpiar un apartamento o separarlo. lugar de trabajo del humo del tabaco. Pero resulta que para otras condiciones puedes montar un purificador de aire sencillo con tus propias manos. Sin embargo, hagamos una reserva: se requiere conocimiento de las reglas para la instalación de dispositivos eléctricos y de los requisitos de seguridad.
Cuando surge la necesidad de purificadores con funciones adicionales
La humedad se considera normal entre el 30 y el 75 por ciento, mientras que para diferentes tipos Los locales están sujetos a diferentes estándares.
Este indicador se puede verificar utilizando psicrómetros comunes (el más simple consta de dos termómetros comunes, cuya cápsula de trabajo se coloca en un ambiente húmedo y la humedad está determinada por la diferencia en las lecturas de los instrumentos). Los dispositivos electrónicos modernos que son muy precisos se consideran más convenientes.
Si la humedad en la habitación no cumple con los estándares, debería pensar en cómo hacer un purificador de aire que no solo atrape el polvo, sino que también humedezca o deshumidifique el aire como opción adicional.
Como base para todos los dispositivos propuestos, tomaremos el diseño ya descrito de contenedor de plástico Y ventilador regular para computadora (enfriador). A la hora del montaje se deben tener en cuenta los siguientes puntos principales:
- La profundidad del recipiente de plástico debe ser de al menos 50-70 mm (cuanto mayor sea esta cifra, con menos frecuencia tendrá que cambiar el agua del dispositivo).
- El papel de filtro y aireador adicional lo desempeña el agua que se vierte en el fondo del recipiente. Por razones de seguridad, su nivel no debe llegar al ventilador al menos 30 mm, de lo contrario puede entrar humedad en las partes eléctricas de la estructura.
- Teniendo en cuenta que incluso el funcionamiento de un ventilador pequeño provoca cierta vibración, el refrigerador debe fijarse de forma segura con pernos estándar. Si es necesario un refuerzo, se puede utilizar una placa de chapa cortada a medida.
- Cuando el aire pasa a través de la estructura, el polvo se deposita parcialmente en gotas de aire suspendidas. Esto también garantiza un aumento de la humedad del aire en la habitación.
Por cierto, las personas especialmente perezosas utilizan una aspiradora de lavado, que funciona según un principio similar, para humedecer el aire.
Para habitaciones con altos niveles de humedad, podemos recomendar un purificador de aire casero que pueda eliminar el exceso de humedad de la atmósfera de la habitación.
En principio, el diseño de dicho purificador prácticamente no difiere del dispositivo descrito anteriormente. Solo que en lugar de agua, se utiliza sal como sustancia filtrante, cubierta con una capa de material poroso. La sal de mesa común tiene una importante absorción de humedad; preste atención a su estado en una habitación húmeda.
Cuando el flujo de aire atraviesa la capa filtrante de sal, se produce una importante absorción de vapor de agua, mientras que el material poroso asegura la retención de partículas de polvo.
Vale la pena señalar que para tal dispositivos caseros Se debe utilizar un ventilador con una velocidad de rotación del impulsor baja.
De lo contrario, un fuerte flujo de aire puede provocar la suspensión de cristales de sal, lo que provocará un aumento significativo del nivel de ruido generado durante el funcionamiento (la sal golpeará las paredes del recipiente y el impulsor del ventilador).
El gel de sílice también se puede recomendar como desecante de alta tecnología, cuyos paquetes se pueden encontrar en paquetes de zapatos de marca y otros artículos de vestuario. Pero vale la pena considerar que este reactivo absorbe rápidamente la humedad, por lo que la efectividad y el funcionamiento a largo plazo del limpiador solo se pueden lograr con una capa significativa de la sustancia. Por lo tanto, debe aumentarse la profundidad del recipiente utilizado como cuerpo purificador.
Si es necesario purificar el aire en habitaciones con un área grande, se recomienda comprar unidades fabricadas en fábrica. EN actualmente Puedes elegir un purificador con una amplia variedad de filtros que proporcionan tanto humidificación como deshumidificación del aire de forma automática.
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Ecología del consumo. Ciencia y tecnología: En algún momento, me entusiasmó la idea de construir un purificador de aire electrostático doméstico (precipitador electrostático). Le sugiero que se familiarice con los principios de funcionamiento de estos dispositivos.
En algún momento, estalló en mí el entusiasmo por construir un purificador de aire electrostático (precipitador electrostático) doméstico. Le sugiero que se familiarice con los principios de funcionamiento de estos dispositivos.
¿Por qué necesitas un limpiador?
Las pequeñas partículas de polvo PM10 y PM2,5 contenidas en el aire pueden penetrar en nuestro organismo cuando respiramos: bronquios, pulmones e incluso llegar al torrente sanguíneo.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la contaminación del aire con este tipo de partículas supone un grave peligro para la salud: la exposición a un aire con un alto contenido de dichas partículas (que supera la concentración media anual de PM2,5 de 10 µg/cub.m y la concentración diaria de PM2,5). promedio de 25 µg/cub.m; exceder la concentración promedio anual de PM10 de 20 µg/cub.m y un promedio diario de 50 µg/cub.m) aumenta el riesgo de enfermedades respiratorias, cardiovasculares y algunos cánceres, la contaminación ya ha sido clasificada como; un carcinógeno del grupo 1.
Las partículas altamente tóxicas (que contienen plomo, cadmio, arsénico, berilio, telurio, etc., así como compuestos radiactivos) representan un peligro incluso en bajas concentraciones.
La foto muestra una descarga de corona utilizada en purificadores de aire electrostáticos.
El paso más sencillo para reducir el impacto negativo del polvo en el cuerpo es instalar un purificador de aire eficaz en la zona de dormitorio, donde una persona pasa aproximadamente un tercio de su tiempo.
Fuentes de polvo
Los principales proveedores naturales de polvo son las erupciones volcánicas, el océano (evaporación de la pulverización), los incendios naturales, la erosión del suelo (por ejemplo, tormentas de polvo: Zabol, Irak), los terremotos y diversos colapsos del suelo, el polen de las plantas, las esporas de hongos, los procesos de descomposición de la biomasa, etc.
Las fuentes antropogénicas incluyen procesos de combustión de fósiles (energía e industria), transporte de materiales frágiles/a granel y operaciones de carga (ver puerto de Vostochny, Nakhodka, puerto de Vanino, región de Khabarovsk), trituración de materiales (minería, producción de materiales de construcción, industria agrícola), procesamiento mecánico, procesos químicos, operaciones térmicas (soldadura, fusión), operación Vehículo(escapes de motores de combustión interna, abrasión de neumáticos y superficies de carreteras).
La presencia de partículas de polvo en los locales se debe a la entrada de aire exterior contaminado, así como a la presencia de fuentes internas: destrucción de materiales (ropa, ropa de cama, alfombras, muebles, materiales de construcción, libros), cocina, actividad humana (partículas de la epidermis, pelo), moho, polvo de ácaros, etc.
Purificadores de aire asequibles
Reducir la concentración de partículas de polvo (incluidas las más peligrosas, de menos de 10 micrones de tamaño) Accesorios, trabajando sobre los siguientes principios:
- filtración mecánica;
- ionización del aire;
- deposición electrostática (precipitadores eléctricos).
El método de filtración mecánica es el más común. Los principios de captura de partículas mediante estos filtros ya se han descrito aquí. Se utilizan elementos filtrantes de fibra altamente eficientes (más del 85%) (estándares EPA, HEPA) para capturar partículas sólidas finas. Estos dispositivos hacen bien su trabajo, pero también tienen algunas desventajas:
- alta resistencia hidráulica del elemento filtrante;
- la necesidad de reemplazar con frecuencia un costoso elemento filtrante.
Debido a la alta resistencia, los desarrolladores de tales purificadores se ven obligados a proporcionar una gran área del elemento filtrante, usar ventiladores potentes pero silenciosos y eliminar los huecos en el cuerpo del dispositivo (ya que incluso una pequeña fuga de aire sin pasar por el elemento filtrante reduce significativamente la eficiencia de limpieza del dispositivo).
Durante el funcionamiento, el ionizador de aire carga eléctricamente las partículas de polvo suspendidas en el aire de la habitación, por lo que estas últimas, bajo la influencia de fuerzas eléctricas, se depositan en el suelo, las paredes, el techo o los objetos de la habitación. Las partículas permanecen en la habitación y pueden volver a suspenderse, por lo que la solución no parece satisfactoria. Además, el dispositivo cambia significativamente la composición iónica del aire y el efecto de dicho aire en las personas es este momento No se ha estudiado lo suficiente.
El funcionamiento de un limpiador electrostático se basa en el mismo principio: las partículas que ingresan al dispositivo primero se cargan eléctricamente y luego son atraídas por fuerzas eléctricas hacia placas especiales cargadas con la carga opuesta (todo esto sucede dentro del dispositivo). Cuando se acumula una capa de polvo en las placas, se realiza la limpieza. Estos limpiadores tienen alta eficiencia(más del 80%) captura de partículas diferentes tamaños, baja resistencia hidráulica y no requieren reemplazo periódico de consumibles. También existen desventajas: la producción de una cierta cantidad de gases tóxicos (ozono, óxidos de nitrógeno), diseño complejo(conjuntos de electrodos, fuente de alimentación de alto voltaje), la necesidad de una limpieza periódica de las placas colectoras.
Requisitos del purificador de aire
Cuando se utiliza un purificador de aire recirculante (dicho purificador extrae aire de una habitación, lo filtra y luego lo devuelve a la habitación), las características del dispositivo (eficiencia de un solo paso, productividad volumétrica) y el volumen de la habitación objetivo deben tener en cuenta, de lo contrario el dispositivo podría resultar inútil.
Para estos fines, la organización estadounidense AHAM ha desarrollado un indicador CADR que tiene en cuenta la eficiencia de limpieza de una sola pasada y la productividad volumétrica del purificador, así como un método para calcular el CADR requerido para una habitación determinada. Ya hay una buena descripción de este indicador aquí.
AHAM recomienda utilizar un purificador con un valor CADR mayor o igual a cinco veces el intercambio de volumen de la habitación por hora. Por ejemplo, para una habitación con un área de 20 metros cuadrados y una altura de techo de 2,5 m, el CADR debe ser 20 * 2,5 * 5 = 250 metros cúbicos por hora (o 147 CFM) o más.
Además, el purificador durante el funcionamiento no debe crear ningún factores nocivos: exceso valores aceptables Nivel de ruido que excede las concentraciones permitidas de gases nocivos (en el caso de utilizar un precipitador eléctrico).
Campo eléctrico uniforme
Del curso de física recordamos que cerca de un cuerpo con carga eléctrica, campo eléctrico.
La intensidad característica del campo es la intensidad E [Voltios/m o kV/cm]. La intensidad del campo eléctrico es una cantidad vectorial (tiene una dirección). Se acostumbra representar gráficamente la tensión utilizando líneas de fuerza (las tangentes a los puntos de las curvas de fuerza coinciden con la dirección del vector de tensión en estos puntos), la magnitud de la tensión se caracteriza por la densidad de estas líneas (cuanto más densamente Cuanto más situadas sean las líneas, mayor será el valor de la tensión en esta zona).
Consideremos el sistema más simple electrodos, que son dos placas metálicas paralelas ubicadas a una distancia L entre sí; se aplica a las placas una diferencia de potencial de voltaje U de una fuente de alto voltaje:
L = 11 mm = 1,1 cm;
U = 11 kV (kilovoltio; 1 kilovoltio = 1000 voltios);
La figura muestra la ubicación aproximada. líneas eléctricas. La densidad de las líneas muestra que en la mayor parte del espacio entre los electrodos (a excepción del área cerca de los bordes de las placas) el voltaje tiene el mismo valor. Este campo eléctrico uniforme se llama homogéneo . El valor de la tensión en el espacio entre las placas para este sistema de electrodos se puede calcular a partir de ecuación simple :
Esto significa que a una tensión de 11 kV la tensión será de 10 kV/cm. En estas condiciones, el aire atmosférico que llena el espacio entre las placas es un aislante eléctrico (dieléctrico), es decir, no conduce. electricidad, por lo tanto no fluirá corriente en el sistema de electrodos. Comprobemos esto en la práctica.
De hecho, el aire conduce muy poca corriente.
Equipo para experimentos.
Experimento 1
Dos placas paralelas, campo eléctrico uniforme;
L = 11 mm = 1,1 cm;
U = 11…22 kV.
Las lecturas del microamperímetro muestran que efectivamente no hay corriente eléctrica. Nada cambió a un voltaje de 22 kV, e incluso a 25 kV (el máximo para mi fuente de alto voltaje).
| U kV | E, kV/cm | Yo, µA |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 11 | 10 | 0 |
| 22 | 20 | 0 |
| 25 | 22.72 | 0 |
Avería eléctrica del entrehierro.
Un campo eléctrico intenso puede convertir un espacio de aire en Conductor electrico– para ello es necesario que su tensión en la ranura supere un cierto valor crítico (de ruptura). Cuando esto sucede, comienzan a producirse procesos de ionización en el aire con alta intensidad: principalmente ionización de impacto Y fotoionización, lo que conduce a un aumento similar a una avalancha en el número de portadores de carga libres: iones y electrones. En algún momento, se forma un canal conductor (lleno de portadores de carga) que cubre el espacio entre electrodos a través del cual comienza a fluir la corriente (el fenómeno se llama ruptura o descarga eléctrica). En la zona de procesos de ionización, hay reacciones químicas(incluida la disociación de las moléculas que componen el aire), lo que conduce a la producción de una determinada cantidad de gases tóxicos (ozono, óxidos de nitrógeno).
Procesos de ionización
Ionización de impacto
Electrones e iones libres de diferentes signos, siempre disponibles en aire atmosférico en pequeñas cantidades, bajo la influencia de un campo eléctrico, se precipitará en la dirección del electrodo de polaridad opuesta (electrones e iones negativos, hacia positivos, iones positivos, hacia negativos).
Algunos de ellos chocarán con átomos y moléculas de aire en el camino.
Si la energía cinética de los electrones/iones en movimiento resulta ser suficiente (y cuanto mayor es la intensidad del campo, mayor es), entonces en las colisiones de átomos neutros Los electrones son eliminados, lo que da como resultado la formación de nuevos electrones libres e iones positivos.
A su vez, nuevos electrones e iones también serán acelerados por el campo eléctrico y algunos de ellos podrán ionizar de esta forma otros átomos y moléculas. Entonces, el número de iones y electrones en el espacio entre electrodos comienza a aumentar como una avalancha.
Fotoionización
Los átomos o moléculas que han recibido una cantidad de energía insuficiente durante una colisión para la ionización la emiten en forma de fotones (el átomo/molécula tiende a volver a su estado estable anterior). estado de energía). Los fotones pueden ser absorbidos por un átomo o molécula, lo que también puede provocar ionización (si la energía del fotón es suficiente para eliminar un electrón).
Para placas paralelas en el aire atmosférico, el valor crítico de la intensidad del campo eléctrico se puede calcular a partir de la ecuación:
Para el sistema de electrodos considerado, el voltaje crítico (en condiciones atmosféricas normales) es de aproximadamente 30,6 kV/cm y el voltaje de ruptura es de 33,6 kV. Desafortunadamente, mi fuente de alto voltaje no puede producir más de 25 kV, por lo que para observar la ruptura eléctrica del aire tuve que reducir la distancia entre electrodos a 0,7 cm (voltaje crítico 32,1 kV/cm; voltaje de ruptura 22,5 kV).
Experimento #2
Observación de rotura eléctrica del entrehierro. Aumentaremos la diferencia de potencial aplicada a los electrodos hasta que se produzca una avería eléctrica.
L = 7 mm = 0,7 cm;
U = 14…25 kV.
La ruptura de la brecha en forma de descarga de chispa se observó a una tensión de 21,5 kV. La descarga emitió luz y sonido (sonido de clic) y las agujas del molinete se desviaron (lo que significa que circulaba corriente eléctrica). Al mismo tiempo, se sentía en el aire el olor a ozono (el mismo olor se produce, por ejemplo, cuando funcionan las lámparas ultravioleta durante el tratamiento con cuarzo de las habitaciones de los hospitales).
Características de voltios-amperios:
| U kV | E, kV/cm | Yo, µA |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 14 | 20 | 0 |
| 21 | 30 | 0 |
| 21.5 | 30.71 | descomponer |
Campo eléctrico no uniforme
Reemplacemos el electrodo de placa positivo en el sistema de electrodos con un electrodo de alambre delgado con un diámetro de 0,1 mm (es decir, R1 = 0,05 mm), también ubicado paralelo al electrodo de placa negativo. En este caso, en el espacio de la brecha entre electrodos en presencia de una diferencia de potencial, un heterogéneo Campo eléctrico: cuanto más cerca esté el punto en el espacio del electrodo de alambre, mayor será el valor de la intensidad del campo eléctrico. La siguiente figura muestra una imagen aproximada de la distribución:
Para mayor claridad, puede construir una imagen más precisa de la distribución de voltaje; es más fácil hacer esto para un sistema de electrodos equivalente, donde el electrodo de placa se reemplaza por un electrodo tubular ubicado coaxialmente al electrodo de descarga:
Para este sistema de electrodos, los valores de voltaje en los puntos del espacio entre electrodos se pueden determinar a partir de una ecuación simple:
La siguiente figura muestra la imagen calculada para los valores:
R1 = 0,05 mm = 0,005 cm;
R2 = 11 mm = 1,1 cm;
U = 5kV;
Las líneas caracterizan el valor de la tensión a una distancia determinada; los valores de las líneas adyacentes difieren en 1 kV/cm.
De la imagen de distribución se desprende claramente que en la mayor parte del espacio entre electrodos el voltaje cambia ligeramente, y cerca del electrodo de alambre, a medida que se acerca a él, aumenta bruscamente.
descarga de corona
En un sistema de electrodos plano-alambre (o uno similar, en el que el radio de curvatura de un electrodo es significativamente menor que la distancia entre electrodos), como vimos en la imagen de la distribución de voltaje, la existencia de un campo eléctrico con el son posibles las siguientes características:
- en un área pequeña cerca del electrodo de alambre, la intensidad del campo eléctrico puede alcanzar valores altos (superando significativamente los 30 kV/cm), suficientes para que se produzcan intensos procesos de ionización en el aire;
- Al mismo tiempo, en la mayor parte del espacio entre electrodos la intensidad del campo eléctrico tomará valores bajos: menos de 10 kV/cm.
Con esta configuración del campo eléctrico, se forma una ruptura eléctrica del aire, localizada en un área pequeña cerca del cable y que no cubre el espacio entre electrodos (ver foto). Esta descarga eléctrica incompleta se llama descarga de corona , y el electrodo cerca del cual se forma es electrodo de corona .
En la brecha entre electrodos con descarga en corona, se distinguen dos zonas: zona de ionización (o cubierta de descarga) Y zona de deriva:
En la zona de ionización, como se puede adivinar por el nombre, se producen procesos de ionización: ionización por impacto y fotoionización, y se forman iones de diferentes signos y electrones. El campo eléctrico presente en el espacio entre electrodos afecta a los electrones y los iones, por lo que los electrones y los iones negativos (si están presentes) se precipitan hacia el electrodo de descarga, y los iones positivos son expulsados de la zona de ionización y entran en la zona de deriva.
En la zona de deriva, que representa la mayor parte de la brecha entre electrodos (todo el espacio de la brecha con la excepción de la zona de ionización), no ocurren procesos de ionización. Aquí se distribuyen muchos iones positivos que se desplazan bajo la influencia de un campo eléctrico (principalmente en dirección al electrodo de placa).
Debido al movimiento direccional de las cargas (los iones positivos cierran la corriente al electrodo de placa, y los electrones y los iones negativos, al electrodo de corona), fluye una corriente eléctrica en el espacio, corriente de corona .
En el aire atmosférico, dependiendo de las condiciones, una descarga de corona positiva puede adoptar una de las siguientes formas: avalancha o serpentina. La forma de avalancha se observa en forma de una fina capa luminosa uniforme que recubre un electrodo liso (por ejemplo, un cable), como se muestra en la foto de arriba. La forma de serpentina se observa en forma de canales delgados y luminosos en forma de hilos (serpentinas) dirigidos desde el electrodo y ocurre con mayor frecuencia en electrodos con irregularidades marcadas (dientes, púas, agujas).
Como en el caso de una descarga de chispa, efecto secundario La aparición de cualquier forma de descarga de corona en el aire (debido a la presencia de procesos de ionización) es la producción de gases nocivos: ozono y óxidos de nitrógeno.
Experimento #3
Observación de una descarga de corona de avalancha positiva. Electrodo de corona – alambre, nutrición positiva;
L = 11 mm = 1,1 cm;
R1 = 0,05 mm = 0,005 cm
Resplandor de descarga:
El proceso de corona (apareció la corriente eléctrica) comenzó en U = 6,5 kV, mientras que la superficie del electrodo de alambre comenzó a cubrirse uniformemente con una capa delgada y débilmente luminosa y apareció el olor a ozono. Es en esta región luminosa (cubierta de descarga de corona) donde se concentran los procesos de ionización. A medida que aumentó el voltaje, se observó un aumento en la intensidad del brillo y un aumento no lineal en la corriente, y cuando se alcanzó U = 17,1 kV, la brecha entre electrodos se superpuso (la descarga de corona se convirtió en una descarga de chispa).
Características de voltios-amperios:
| U kV | Yo, 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 | superposición |
Experimento #4
Observación de descarga de corona negativa. Intercambiemos los cables de alimentación del sistema de electrodos (cable negativo al electrodo de alambre, cable positivo al electrodo de placa). Electrodo de corona – alambre, potencia negativa;
L = 11 mm;
R1 = 0,05 mm = 0,005 cm.
Brillo:
Corona comenzó en U = 7,5 kV. La naturaleza del resplandor de la corona negativa difería significativamente del resplandor de la corona positiva: ahora aparecieron puntos luminosos pulsantes separados, equidistantes entre sí, en el electrodo de la corona. A medida que aumentaba el voltaje aplicado, aumentaba la corriente de descarga, así como el número de puntos luminosos y la intensidad de su brillo. El olor a ozono se sintió más fuerte que en caso de corona positiva. La ruptura por chispa del espacio se produjo en U = 18,5 kV.
Características de voltios-amperios:
| U kV | Yo, 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 | superposición |
Experimento #5
Observación de una descarga de corona positiva. Reemplacemos el electrodo de alambre en el sistema de electrodos con un electrodo de diente de sierra y devolvamos la polaridad de la fuente de alimentación a su estado original. Electrodo de corona: fuente de alimentación positiva dentada;
L = 11 mm = 1,1 cm;
Brillo:
El proceso de corona comenzó en U = 5,5 kV y en las puntas del electrodo de corona aparecieron delgados canales luminosos (streamers), dirigidos hacia el electrodo de placa. A medida que aumentaba el voltaje, aumentaba el tamaño y la intensidad del brillo de estos canales, así como la corriente de corona. El olor a ozono era similar al de una corona de avalancha positiva. La transición de la descarga en corona a una descarga por chispa se produjo con U = 13 kV.
Características de voltios-amperios:
| U kV | Yo, µA |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 5.5 | 1 |
| 6 | 3 |
| 7 | 10 |
| 8 | 20 |
| 9 | 35 |
| 10 | 60 |
| 11 | 150 |
| 12 | 300 |
| 12.9 | 410 |
| 13 | superposición |
Como se desprende de los experimentos, los parámetros geométricos del electrodo de descarga, así como la polaridad de la fuente de alimentación, influyen significativamente en el patrón de cambio de corriente a partir del voltaje, la magnitud del voltaje de encendido de la descarga y la magnitud de la brecha. cortocircuito. Estos no son todos los factores que influyen en el modo de descarga de corona, aquí hay una lista más completa:
- parámetros geométricos del espacio entre electrodos:
- parámetros geométricos del electrodo de corona;
- distancia entre electrodos;
- polaridad de la fuente de alimentación suministrada al electrodo de corona;
- Parámetros de la mezcla de aire que llena el espacio entre electrodos:
- composición química;
- humedad;
- temperatura;
- presión;
- impurezas (partículas de aerosol, por ejemplo: polvo, humo, niebla)
- en algunos casos, el material (valor de la función de trabajo del electrón) del electrodo negativo, ya que los electrones pueden desprenderse de la superficie del electrodo metálico durante el bombardeo con iones y la irradiación con fotones.
Más adelante en el artículo hablaremos únicamente de la descarga de corona de avalancha positiva, ya que dicha descarga se caracteriza por una cantidad relativamente pequeña de gases tóxicos producidos. Esta forma de descarga es menos eficaz para la purificación eléctrica del aire en comparación con la descarga de corona negativa (la corona negativa se utiliza ampliamente en dispositivos industriales para limpiar los gases de combustión antes de liberarlos a la atmósfera).
Purificación de aire eléctrica: principio de funcionamiento.
El principio de la limpieza eléctrica es el siguiente: se hace pasar aire con partículas contaminantes en suspensión (partículas de polvo y/o humo y/o niebla) a una velocidad de V.p. a través del espacio entre electrodos en el que se mantiene la descarga de corona (en nuestro caso, positiva).
Las partículas de polvo se cargan primero eléctricamente en el campo de descarga de corona (positivamente) y luego, debido a la acción de fuerzas eléctricas, son atraídas hacia los electrodos de placa cargados negativamente.
Partículas de carga
Los iones positivos a la deriva, presentes en grandes cantidades en el espacio de la corona entre electrodos, chocan con las partículas de polvo, por lo que las partículas adquieren una carga eléctrica positiva. El proceso de carga se lleva a cabo principalmente a través de dos mecanismos: carga de choque iones a la deriva en un campo eléctrico y carga de difusión Iones implicados en el movimiento térmico de las moléculas. Ambos mecanismos actúan simultáneamente, pero el primero es más importante para cargar partículas grandes (de tamaño superior a un micrómetro) y el segundo, para partículas más pequeñas. Es importante tener en cuenta que con una descarga de corona intensa, la tasa de carga de difusión es significativamente menor que la de choque.
Procesos de carga
El proceso de carga por choque ocurre en un flujo de iones que se mueven desde el electrodo de corona bajo la influencia de un campo eléctrico. Los iones que están demasiado cerca de la partícula son capturados por esta última debido a fuerzas de atracción molecular que actúan en distancias cortas (incluida la fuerza de imagen especular causada por la interacción de la carga iónica y la carga opuesta inducida debido a la inducción electrostática en la superficie de la partícula). partícula).
El mecanismo de carga por difusión lo realizan iones que participan en el movimiento térmico de las moléculas. Un ion que se encuentra suficientemente cerca de la superficie de una partícula es capturado por esta última debido a las fuerzas moleculares de atracción (incluida la fuerza de la imagen especular), por lo que se forma una región vacía cerca de la superficie de la partícula donde no hay iones. :
Debido a la diferencia resultante en las concentraciones, se produce la difusión de iones a la superficie de la partícula (los iones tienden a ocupar el área vacía) y, como resultado, estos iones quedan atrapados.
Con cualquier mecanismo, a medida que una partícula acumula carga, una fuerza eléctrica repulsiva comienza a actuar sobre los iones ubicados cerca de la partícula (la carga de la partícula y los iones son del mismo signo), por lo tanto, la velocidad de carga disminuirá con el tiempo y a en algún momento se detendrá por completo. Esto explica la existencia de un límite de carga de partículas.
La cantidad de carga recibida por una partícula en el espacio de la corona depende de los siguientes factores:
- la capacidad de una partícula para cargarse (velocidad de carga y carga máxima más allá de la cual la partícula no puede cargar);
- tiempo asignado para el proceso de carga;
- parámetros eléctricos de la región en la que se encuentra la partícula (intensidad del campo eléctrico, concentración y movilidad de iones)
La capacidad de una partícula para cargarse está determinada por los parámetros de la partícula (principalmente el tamaño y las características eléctricas). Parámetros eléctricos en la ubicación de la partícula están determinados por el modo de descarga de corona y la distancia de la partícula al electrodo de corona.
Deriva y deposición de partículas.
Hay un campo eléctrico en el espacio entre electrodos del sistema de electrodos de corona, por lo tanto, la fuerza de Coulomb Fk comienza inmediatamente a actuar sobre una partícula que ha recibido alguna carga, por lo que la partícula comienza a desplazarse en la dirección del electrodo colector. surge una velocidad de deriva W:
El valor de la fuerza de Coulomb es proporcional a la carga de la partícula y la intensidad del campo eléctrico en su ubicación:
Debido al movimiento de una partícula en el medio, surge una fuerza de resistencia Fc, dependiendo del tamaño y forma de la partícula, la velocidad de su movimiento, así como la viscosidad del medio, por lo que el aumento en la velocidad de deriva es limitado. . Se sabe: la velocidad de deriva de una partícula grande en el campo de una descarga de corona es proporcional a la intensidad del campo eléctrico y al cuadrado de su radio, y la de una partícula pequeña es proporcional a la intensidad del campo.
Después de un tiempo, la partícula llega a la superficie del electrodo colector, donde se mantiene gracias a las siguientes fuerzas:
- fuerzas de atracción electrostáticas debidas a la presencia de una carga en la partícula;
- fuerzas moleculares;
- Fuerzas debidas a efectos capilares (en presencia de una cantidad suficiente de líquido y la capacidad de la partícula y el electrodo para humedecerse).
Estas fuerzas contrarrestan el flujo de aire, que tiende a arrancar la partícula. La partícula se elimina del flujo de aire.
Como puede ver, la separación de corona del sistema de electrodos realiza las siguientes funciones necesarias para la limpieza eléctrica:
- producción de iones positivos para cargar partículas;
- proporcionar un campo eléctrico para la deriva dirigida de iones (necesaria para cargar partículas) y para la deriva direccional de partículas cargadas hacia el electrodo de precipitación (necesario para la deposición de partículas).
Es por eso modo eléctrico La descarga de corona afecta significativamente la eficiencia de la limpieza. Se sabe que el proceso de limpieza eléctrica se ve facilitado por un aumento en la potencia gastada por la descarga en corona - un aumento en la diferencia de potencial aplicada a los electrodos y/o la corriente de descarga. De la característica corriente-voltaje de la brecha entre electrodos, discutida anteriormente, está claro que para esto es necesario mantener el valor previo a la ruptura de la diferencia de potencial (además, está claro que esto no es una tarea fácil).
Varios factores pueden tener un impacto significativo en el proceso de limpieza eléctrica:
- alta concentración cuantitativa de partículas contaminantes; conduce a una deficiencia de iones (la mayoría de ellos se depositan en partículas), como resultado de lo cual la intensidad de la corona disminuye hasta detenerse (el fenómeno se llama bloqueo de corona), deterioro de los parámetros del campo eléctrico en la brecha; esto conduce a una disminución en la eficiencia del proceso de carga;
- acumulación de una capa de polvo en el electrodo colector:
- si la capa tiene un alto resistencia eléctrica, luego se acumula en él una carga eléctrica del mismo signo que la carga de las partículas a la deriva (y la polaridad del electrodo de corona), lo que da como resultado:
- la intensidad de la descarga de corona disminuye (debido a la deformación del campo eléctrico en el espacio), lo que afecta negativamente el proceso de carga de partículas y el proceso de deriva de partículas hacia el electrodo colector;
- la capa cargada tiene un efecto repulsivo sobre la partícula depositada, que tiene una carga del mismo signo, lo que afecta negativamente el proceso de deposición;
- si la capa tiene un alto resistencia eléctrica, luego se acumula en él una carga eléctrica del mismo signo que la carga de las partículas a la deriva (y la polaridad del electrodo de corona), lo que da como resultado:
- El viento eléctrico (la aparición de un flujo de aire en la dirección desde el electrodo de corona hacia el electrodo colector) en algunos casos puede tener un efecto notable en la trayectoria de las partículas, especialmente las pequeñas.
Sistemas de electrodos de filtros eléctricos.
A medida que se aleja del electrodo de corona a lo largo de las placas, la intensidad del campo disminuye. Seleccionemos convencionalmente una región activa en el espacio entre electrodos, dentro de la cual la intensidad del campo adquiere valores significativos; Fuera de esta región, los procesos necesarios para la limpieza eléctrica resultan ineficaces debido a una tensión insuficiente.
El escenario del movimiento de una partícula contaminante en la práctica puede diferir del descrito anteriormente: por ejemplo, la partícula nunca llega al electrodo colector (a), o la partícula depositada puede, por alguna razón, desprenderse (b) del electrodo colector con arrastre posterior por el flujo de aire:
Evidentemente, para conseguir altos indicadores de calidad de limpieza es necesario que se cumplan las siguientes condiciones:
- cada partícula de contaminación debe llegar a la superficie del electrodo colector;
- Cada partícula que llegue al electrodo colector debe mantenerse firmemente en su superficie hasta que se elimine durante la limpieza.
Esto sugiere que las siguientes medidas deberían conducir a una mejor calidad de la limpieza:
- aumento de la velocidad de deriva W;
- reducción de la velocidad del flujo de aire Vv.p.;
- aumentar la longitud S de los electrodos colectores a lo largo de la dirección del movimiento del aire;
- una disminución en la distancia entre electrodos L, lo que conducirá a una disminución en la distancia A (que la partícula debe superar para llegar al electrodo colector).
El mayor interés, por supuesto, es la posibilidad de aumentar la velocidad de deriva. Como se señaló anteriormente, está determinado principalmente por la magnitud de la intensidad del campo eléctrico y la carga de la partícula, por lo tanto, para asegurar sus valores máximos, es necesario mantener una descarga de corona intensa, y también asegurar un tiempo de residencia suficiente ( al menos 0,1 s) de la partícula en la región activa del espacio (de modo que la partícula logró obtener una carga significativa).
La magnitud de la velocidad del flujo de aire (a un tamaño constante de la región activa) determina el tiempo de residencia de la partícula en la región activa del espacio y, en consecuencia, el tiempo asignado para el proceso de carga y el tiempo asignado para la deriva. proceso. Además, un aumento excesivo de la velocidad provoca un arrastre secundario: el desprendimiento de las partículas depositadas del electrodo colector. La elección del caudal es un compromiso, ya que una disminución de la velocidad conduce a una caída en la productividad volumétrica del dispositivo y un aumento significativo conduce a un fuerte deterioro en la calidad de la limpieza. Normalmente, la velocidad en los precipitadores eléctricos es de aproximadamente 1 m/s (puede estar en el rango de 0,5...2,5 m/s).
Aumentar la longitud S del electrodo colector no puede tener un efecto significativo Efecto positivo, ya que en la parte alargada del espacio entre electrodos fuera de la región activa convencional (a una gran distancia del electrodo de corona), la intensidad del campo eléctrico y, por lo tanto, la velocidad de deriva de las partículas será baja:
La instalación de un electrodo de corona adicional en la parte extendida mejorará significativamente la situación, pero para un dispositivo doméstico esta solución puede causar problemas con la producción de gases tóxicos (debido a un aumento en la longitud total del electrodo de corona):
Los dispositivos con tal disposición de electrodos se conocen como precipitadores electrostáticos multicampo (en en este caso precipitador electrostático de doble campo) y se utilizan en la industria para purificar grandes volúmenes de gases.
Reducir la distancia entre electrodos (L → *L) conducirá a una disminución en la trayectoria (*A< A), который необходимо преодолеть частице, чтобы достигнуть осадительного электрода:
Debido a la reducción de la distancia entre electrodos, se reducirá la diferencia de potencial U, lo que también reducirá el tamaño de la región activa del espacio entre electrodos. Esto conducirá a una reducción del tiempo disponible para el proceso de carga y el proceso de deriva de partículas, lo que a su vez puede conducir a una disminución en la calidad de la limpieza (especialmente para partículas pequeñas con baja capacidad de carga). Además, reducir la distancia reducirá el área. sección transversal zona activa. El problema de la reducción del área se puede resolver instalando en paralelo el mismo sistema de electrodos:
Los dispositivos con esta disposición de electrodos se conocen como precipitadores electrostáticos de múltiples secciones (en este caso, de dos secciones) y se utilizan en instalaciones industriales. Este diseño aumenta la longitud del electrodo de corona, lo que puede causar problemas con la producción de gases tóxicos.
Un hipotético filtro eléctrico de alta eficiencia probablemente contendría varios campos eléctricos y secciones de limpieza:
Cada partícula que entre en este precipitador electrostático de múltiples secciones y campos múltiples tendría tiempo de recibir la máxima carga posible, ya que el dispositivo proporciona una zona de carga activa de gran extensión. Cada partícula cargada alcanzaría la superficie del electrodo de deposición, ya que el aparato proporciona una región de deposición activa de gran extensión y reduce la distancia que la partícula debe superar para asentarse en el electrodo. El dispositivo podría hacer frente fácilmente a altos niveles de polvo en el aire. Pero tal disposición de electrodos, debido a la gran longitud total de los electrodos de corona, producirá resultados inaceptables. un gran número de gases tóxicos. Es por eso diseño similar completamente inadecuado para su uso en un dispositivo destinado a purificar el aire que será utilizado por los humanos para respirar.
Al principio del artículo se consideró un sistema de electrodos formado por dos placas paralelas. Ella tiene una muy propiedades beneficiosas en caso de su uso en un precipitador electrostático doméstico:
- en el sistema de electrodos no se produce ninguna descarga eléctrica (no hay procesos de ionización), por lo que no se producen gases tóxicos;
- Se forma un campo eléctrico uniforme en el espacio entre electrodos, por lo que la resistencia a la rotura de la separación entre electrodos es mayor que la separación equivalente con un electrodo de descarga.
Gracias a estas propiedades, el uso de este sistema de electrodos en un filtro eléctrico puede garantizar la deposición efectiva de partículas cargadas sin la producción de gases nocivos.
Reemplacemos el segundo electrodo de alambre de corona en un sistema de electrodos de dos campos con un electrodo de placa:
El proceso de purificación del aire en un sistema de electrodos modificado es ligeramente diferente: ahora ocurre en 2 etapas: primero, la partícula pasa a través de una brecha de corona con un campo no uniforme (región activa 1), donde recibe una carga eléctrica, luego entra en un espacio con un campo electrostático uniforme (región activa 2), que asegura la deriva de una partícula cargada hacia el electrodo colector. Así, se pueden distinguir dos zonas: una zona de carga (ionizador) y una zona de deposición (precipitador), por lo que esta solución se denomina precipitador electrostático de dos zonas. La resistencia a la ruptura del espacio entre electrodos de la zona de precipitación es mayor que la resistencia a la ruptura del espacio de la zona de carga, por lo que se le aplica un mayor valor de la diferencia de potencial U2, lo que proporciona un mayor valor de la intensidad del campo eléctrico en esta zona (región activa 2). Ejemplo: considere dos espacios con la misma distancia entre electrodos L=30 mm: con un electrodo de corona y con un electrodo de placa; el valor de ruptura de la tensión media para un espacio con campo no uniforme no supera los 10 kV/cm; la resistencia a la rotura de una brecha con un campo uniforme es de aproximadamente 28 kV/cm (más del doble).
Un aumento en la intensidad del campo ayudará a mejorar la calidad de la limpieza, ya que la fuerza que asegura la deriva de las partículas de polvo cargadas es proporcional a su valor. Lo que es digno de mención es que el sistema de electrodos de la zona de deposición casi no consume electricidad. Además, dado que el campo es uniforme, la intensidad tomará el mismo valor en toda la longitud de la zona (en la dirección del movimiento del aire). Gracias a esta propiedad, es posible aumentar la longitud de los electrodos de la zona de precipitación:
Como resultado, la longitud de la región de deposición activa (región activa 2) aumentará, lo que aumentará el tiempo disponible para el proceso de deriva. Esto mejorará la calidad de la limpieza (especialmente para partículas pequeñas con baja velocidad de deriva).
Se puede hacer otra mejora al sistema de electrodos: aumentar el número de electrodos en la zona de precipitación:
Esto conducirá a una disminución en la distancia entre electrodos de la zona de precipitación, como resultado de lo cual:
- la distancia que debe recorrer una partícula cargada para llegar al electrodo colector disminuirá;
- la resistencia a la ruptura del espacio entre electrodos aumentará (como se puede ver en la ecuación de la tensión crítica del entrehierro), por lo que será posible proporcionar valores aún más altos de la intensidad del campo eléctrico en la zona de deposición. .
Por ejemplo, el voltaje de ruptura a una distancia entre electrodos L=30 mm es de aproximadamente 28 kV/cm, y a L=6 mm, aproximadamente 32 kV/cm, que es un 14% mayor.
La longitud de la región activa 2 a lo largo de la dirección del movimiento del aire no disminuirá, lo cual es importante. Por lo tanto, aumentar el número de electrodos en el precipitador también mejorará la calidad de la limpieza.
Conclusión
Al final, llegamos a un sistema de electrodos de dos zonas que tiene una alta calidad de eliminación de partículas en suspensión, incluso las pequeñas, cuya captura provoca las mayores dificultades (baja capacidad de carga y, por tanto, baja velocidad de deriva) con un nivel bajo. de gases tóxicos producidos (proporcionado mediante corona de avalancha positiva).
El diseño también tiene desventajas: Cuando la concentración cuantitativa de polvo es alta, se producirá el fenómeno de bloqueo de corona, lo que puede provocar una reducción significativa en la eficiencia de la limpieza. Como regla general, el aire residencial no contiene tantos contaminantes, por lo que esto no debería ser un problema. Gracias a una buena combinación de características, los dispositivos con sistemas de electrodos similares se utilizan con éxito para la purificación fina del aire en habitaciones.
Fuentes
- Fundamentos electrofísicos de la tecnología de alta tensión. I.P.Vereshchagin, Yu.N. Vereshchagin. – M.: Energoatomizdat, 1993;
- Limpieza gases industriales precipitadores electrostáticos. V.N. Uzhov. – M.: Editorial “Química”, 1967;
- Técnicas de recogida de polvo y depuración de gases industriales. G.M.-A. Aliev. – M.: Metalurgia, 1986;
- Purificación de gases industriales: por. De inglés – M., Química, 1981.
En cualquier hogar hay una gran cantidad de "generadores" de polvo doméstico, incluida la propia persona, muebles acolchados, los libros y los peluches ocupan el primer lugar. Y no importa lo que se le ocurra a una persona, todavía se produce polvo y no se puede hacer nada al respecto.
En pleno proceso de “revolución técnica” y llenando nuestros hogares electrodomésticos Empezamos a notar que algunos aparatos eléctricos tienden a atraer polvo. Al investigar esta característica, los científicos desarrollaron un purificador de aire electrostático. Este dispositivo bastante simple y eficaz se ha vuelto muy popular en todo el mundo y se analizará en esta publicación.
Principio de funcionamiento y diseño del purificador.
El principio de funcionamiento de un purificador de aire electrostático es bastante simple: se crea una carga de corona en el electrodo, que produce iones con una carga determinada. Los iones cargados comienzan a moverse hacia el electrodo con carga opuesta, capturando en el camino moléculas de aire, polvo, bacterias, etc. Después de lo cual, todos los iones y contaminantes que han recibido una carga se depositan en el electrodo y el aire purificado regresa al electrodo. habitación.
Estructuralmente, dichos limpiadores constan de:
- Una carcasa en la que existen aberturas para la entrada de aire contaminado y la salida de aire purificado.
- Un filtro, cartucho o cartucho en el que el aire sufre ionización cuando se expone a un campo de alto voltaje.
- Un recolector de polvo que contiene electrodos con cargas opuestas.
- Tableros de control y fuente de alimentación.
- Órganos respiratorios humanos.
- Propiedades del colesterol, dándole formas insolubles.
- Sobre el sistema reproductivo humano, matando las células reproductoras masculinas e impidiendo su formación.
Algunos modelos de limpiadores de aire electrostáticos incluyen un ventilador para mejorar el rendimiento y hacer circular la mezcla de aire a través de etapas de filtración adicionales, si se proporcionan.
Ventajas y desventajas
La principal ventaja de estos purificadores de aire es la eficacia de limpiar masas de aire de contaminantes de menos de 1 micrómetro, con un consumo mínimo de energía. La potencia de los purificadores de aire electrostáticos domésticos rara vez supera los 25-45 W. Además, otro factor importante que favorece el uso de este tipo de limpiadores es el hecho de que no es necesario sustituir el filtro electrostático: de vez en cuando hay que retirarlo y lavarlo con agua. agua tibia. Un purificador de aire sin filtros reemplazables reduce significativamente los costos operativos. Si el modelo de purificador no está equipado con ventilador, entonces no tiene partes móviles, lo que significa que es completamente silencioso. Esta es otra gran ventaja de los limpiadores electrostáticos.
Ahora un poco sobre las desventajas. ¿Por qué no muchos? Porque en realidad solo hay uno, pero bastante grave. Durante el funcionamiento, dicho dispositivo produce no solo iones con un determinado signo de carga, sino también ozono, que es un fuerte agente oxidante.
Este gas en baja concentración tiene sorprendentes propiedades desinfectantes. La conversión incontrolada de oxígeno en ozono puede tener consecuencias bastante graves. El ozono tiene los efectos más nocivos sobre:
En nuestro país el ozono se clasificará como sustancias nocivas Con clase alta peligro. Concentración máxima permitida de contenido de ozono en el aire para asentamientos es 0,03 mg/m3.
Reglas para elegir un purificador de aire electrostático.
Debido al alto costo comparativo de este dispositivo, muchos de nuestros compatriotas se preguntan cómo hacerlo con sus propias manos. Por supuesto, puedes hacer un purificador de aire electrostático con tus propias manos y no tiene nada de complicado: si investigas un poco, puedes encontrar muchos diagramas, instrucciones e incluso libros en Internet. (Uno de ellos se llama " practicante en casa", número 7)
A pesar del alto voltaje, puede evitar descargas eléctricas si sigue las precauciones básicas de seguridad. Pero controlar la producción de ozono en casa es muy difícil o incluso prácticamente imposible. Debido a la alta toxicidad del ozono, no recomendamos montar usted mismo un purificador de aire electrostático.
Si el fabricante proporciona datos sobre las emisiones de ozono, entonces no debe prestar atención a dicho purificador, por muy atractivo que sea el costo.