Введение в технологические процессы, основанные на силовом воздействии электрических полей на материалы

Если частицам мелкодробленого (диспергированного) материала сообщен некоторый заряд, то на эти частицы в электрическом поле действует сила F = Eq, которая заставляет частицы двигаться. Различные формы этого движения можно использовать для выполнения разнообразных технологических операций. Широкое распространение технологий, основанных на управлении движением заряженных частиц полем, связано с наличием целого ряда преимуществ этих технологий перед традиционными методами воздействия на обрабатываемый материал.

— Прежде всего, следует указать на непосредственное воздействие электрической энергии, сосредоточенной в электрическом поле, на обрабатываемый материал без промежуточных трансформаций энергии, а значит и без дополнительных потерь, сопровождающих эти промежуточные трансформации.

— В природе нет веществ как проводящих или полупроводящих, так и диэлектрических, которые тем или иным способом не могли бы быть заряжены и подвергнуты силовому воздействию электрического поля. Отсюда следует свойство универсальности методов рассматриваемой технологии.

— Эта универсальность не ограничивается сколько-нибудь значительно тем обстоятельством, что наиболее эффективное воздействие электрических полей на сырье может проявляться в случае, если последнее находится в диспергированном состоянии, т.к. взаимодействие поля с веществом происходит главным образом на границе раздела сред. Следует иметь в виду, что огромная масса сырья по своей природе либо уже находится в диспергированном состоянии, либо легко может быть приведена в такое состояние при добыче и последующей обработке. Например, добыча полезных ископаемых неизбежно сопровождается существенным измельчением руд. Степень раздробленности может быть различной: от частиц субмикронных размеров до частиц в несколько десятков миллиметров.

— Данные методы позволяют обеспечить легкое и универсальное управление процессами за счет возможности плавного регулирования в широких пределах величины напряжения (или что тоже самое напряженности электрического поля). Последнее обстоятельство позволяет говорить о возможности обеспечения высокого класса точности.

Силовое воздействие электрического поля на частицы сырья может реализовываться в различных формах и иметь различный конечный результат.

1. Частицы вещества при помещении их в электрическое поле поляризуются. Если они продолговатой формы, то возникают силы, ориентирующие частицы по силовым линиям поля. Эта способность лежит в основе технологий изготовления текстильных и композиционных материалов.

2. Так как свойства отдельных частиц отличаются, то возникают силы, которые кроме ориентации заставляют частицы двигаться с различными скоростями и по различным траекториям. Это позволяет осуществлять сепарацию и классификацию частиц по диэлектрическим свойствам, электропроводности и размерам.

3. При наличии избыточного электрического заряда частицы независимо от физических свойств будут двигаться в электрическом поле по направлению к электродам, имеющим заряд противоположный по знаку заряду частиц. Это позволяет выделять частицы из несущей их газовой среды, т.е. осуществлять очистку газа от жидких и твердых диспергированных материалов.

4. Частицы, осаждаясь на электрод, удерживаются на его поверхности за счет сил зеркального отображения, создавая плотный слой. При этом имея одноименный заряд, частицы расталкиваются и обеспечивают равномерность покрытия, что используется при нанесении полимерных порошковых покрытий в электрическом поле для декоративных и антикоррозионных целей.

5. Взаимодействие зарядов, осажденных на поверхность фотополупроводников, с заряженными частицами проявляющих материалов приводит к их избирательному осаждению. Это явление было положено в основу электропечати.

6. Зарядка частиц диспергированных материалов разноименными зарядами позволяет произвести однородное смешивание материалов.

Все эти электротехнологические процессы содержат три основные стадии, которые и определяют структурную схему типовой технологической установки (рисунок ниже).

Структурная схема типовой электротехнологической установки
Структурная схема типовой электротехнологической установки

В соответствии с этой схемой теоретическую основу процессов составляют закономерности зарядки и движения частиц в электрическом поле.


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru