Слайд 1 6 Электронно-ионные технологии
План
лекции
1. Сущность ЭИТ. Основные области применения ЭИТ в СХП
2. Физические процессы в электрических полях с заряженными частицами
2.1. Характеристики и методы исследования электрических полей 2.2. Коронный разряд и его характеристика
2.3. Способы зарядки частиц
Слайд 31 Сущность электронно-ионной технологии
ЭИТ –область электротехнологии, основанная на воздействии сильных
электрических полей на заряженные частицы с целью придания им упорядоченного
и целенаправленного движения для осуществления определенного технологического процесса
Слайд 4 Действующим электрическим фактором, своего рода рабочим органом в аппаратах ЭИТ
являются сильные электрические поля (напряженность более 100кВ/м).
Как правило, применяют
постоянные электрические поля:
электростатическое поле
и поле коронного разряда.
Слайд 5 Объектами обработки служат материалы, представляющие собой совокупность отдельных частиц размером
от микрометра до десятков миллиметров (пыль, порошки, суспензии, зерна, семена,
волокна и т.п.).
Слайд 6Основные области применения
ЭИТ в СХП
Очистка и сортировка зерна, семян,
их дозирование и смешивание
Осаждение пыли и микроорганизмов из воздуха
Нанесение ядохимикатов
на семена и растения
Слайд 7Распыление лекарственных препаратов
Электроокраска
Предпосевная и предпосадочная обработка семян и растений
Искусственная ионизация
среды, озонирование воздуха в помещениях
Слайд 82 Физические процессы в электрических полях с заряженными частицами
2.1
Характеристики и методы исследования электрических полей
Основные стадии процессов ЭИТ:
Зарядка
частиц материала
в электрическом поле
Движение заряженных частиц
в электрическом поле
Формирование готового продукта
Подача материала
Слайд 9Действия электрического поля
Ориентирование частиц
Упорядочение, регулирование движения частиц
Разделение и осаждение в
соответствии с приобретенным зарядом
Слайд 10
Классификация электрических полей:
По конфигурации (плоскопараллельные,
плоскомеридианные, трехмерные)
По наличию
объемных зарядов (электростатические однородные, с объемными зарядами, в частности коронные)
По
роду тока (переменного и постоянного)
- униполярные
- биполярные
Слайд 11Плоскопараллельные поля
Поля, в которых распределение потенциала зависит от расстояния до
электродов, и при проведении секущей плоскости, нормальной к их образующим
поверхностям, эквипотенциальные линии имеют вид прямых, параллельных образующим
Примеры:
- поля коаксиальных цилиндров
система провод, параллельный плоскости
Провод между плоскостями
Ряд проводов над плоскостью и т.п.
Слайд 12Плоскомеридианные поля
Поля, образованные электродами, имеющими форму тел вращения с общей
осью. Параметры таких полей определяются двумя цилиндрическими координатами
Примеры:
Поля концентрических шаров
Система
«шар-плоскость»
Система «игла-плоскость» и т.п.
Слайд 13Трехмерные поля
Поля, созданные сложными системами
электродов, параметры которых
определяются тремя координатами
Примеры:
- система
«равноотстоящие шары»
- системы «иглы над плоскостью»
- система «игольчатые электроды»
Слайд 14Некоторые системы электродов для создания поля коронного разряда
Слайд 16Методы исследования электрических полей
Экспериментальные
(методы сеток, электролитических ванн,
исследования на проводящей бумаге, измерения с помощью зонда или
пробного тела)
Аналитические
(методы сеток, интегральных уравнений, конформных отображений, разложения в ряд, численного интегрирования)
Слайд 17Напряженность поля системы коаксиальных цилиндров
Слайд 18
Электрическое поле как рабочий орган характеризуется:
пространственным распределением (формой) поля
напряженностью поля
Е
плотностью тока j
видом вольт-амперной характеристики
характером изменения параметров поля во времени
Слайд 192.2 Коронный разряд и его характеристики
Коронный разряд (корона) –
неполный самостоятельный электрический разряд в газах (воздухе), возникающий в резко
неоднородных полях, создаваемых электродами с малыми радиусом закругления, когда размер коронирующего электрода намного меньше размера другого электрода и при напряженности электрического поля близкой к электрической прочности газа
Слайд 20Основные параметры и характеристики коронного разряда
пространственное распределение напряженности поля короны
(определяется геометрией системы электродов)
начальная напряженность поля и начальное напряжение
(зависит от системы электродов, их геометрии и знака потенциала коронирующего электрода)
ВАХ короны
мощность коронного разряда
Слайд 21Вольтамперная характеристика коронирующего разряда
Слайд 22Для проволочных коронирующих электродов начальная напряженность (эмпирическая формула Пика)
Слайд 23Относительная плотность воздуха
При
Па и Т=293 К
=1
Слайд 24Начальное напряжение коронирующего разряда, В
А – функция геометрических размеров
данной системы электродов
Слайд 25ВАХ коронирующего разряда
при
- линейная плотность тока
коронирующего электрода, А/м
- подвижность ионов,
- функция напряжения и геометрического
параметра данной электродной системы,
Слайд 26Формулы напряженности поля и объемной плотности зарядов
Слайд 27Для системы провод – плоскость
-расстояние от провода
до текущей точки центральной силовой линии
Слайд 282.3 Способы зарядки частиц
Ионная (чаще в поле коронного разряда)
Контактная (на
электроде в электрическом поле)
Комбинированная (на электроде и ионная)
Индукционно-поляризационная
Электризацией (механической, химической
или тепловой)
Слайд 29Ионная зарядка
Происходит в результате осаждения
ионов из объема газов, окружающего
частицу, на
ее поверхности. Для этого
часто используют униполярный
коронный разряд.
Ионы сталкиваются
с частицами,
осаждаются на них, сообщая
избыточный заряд того же знака что и
коронирующий электрод.
Слайд 30Преимущество ионной зарядки в
универсальности.
Ее действие распространяется на
проводящие и
непроводящие частицы
и на взвешенные в потоке воздуха или
газа
Слайд 31Максимальный заряд частицы
При ориентировании большой оси :
вдоль поля
поперек
поля
- коэф. деполяризации эллипсоида (степень искажения поля вдоль оси)
Для сферической
частицы
Слайд 33Зарядка на электроде (контактная)
(только для проводящих частиц)
Происходит
в результате перехода
свободного заряда под действием
поля с электрода на частицу
и наоборот.
Знак заряда совпадает со знаком
потенциала электрода.
Предельный заряд сферической частицы
Слайд 34Совмещенная зарядка на электроде с ионной
Частица находится на
некоронирующем электроде
в поле коронного разряда
Частицы с высоким сопротивлением
получают заряд знака
короны,
а частицы с высокой проводимостью
получают заряд от электродов
Слайд 35Предельный заряд частицы при совмещенной зарядке
- коэффициент,
зависящий от размеров и ЭФС частицы в поле коронного разряда
Слайд 36Индукционно-поляризационная зарядка
Происходит в поле точечного заряда.
Индуцирует на плоскости
противоположный по
знаку заряд.
Между индуцированным зарядом и
точечным возникает сила притяжения
–
сила зеркального отображения
