Методика и результаты опытного исследования электростатического метода очистки на малых моделях фильтра

Первый цикл опытов проводился с моделью № 1, упрощенная схема которой представлена на фиг. 1. Ванна фильтра 1 представляет собой сосуд квадратного сечения с размерами 150 х 150 мм, высотой 220 мм и толщиной стен в 5 мм (из оргстекла). Внутри ванны размещались плоскопараллельные электроды 2 размерами 2 X 130 X 220 мм общим числом от двух до двадцати, изготовленные из листовой стали или алюминия.

Источник питания 3 представлял собой выпрямитель-умножитель, собранный по схеме удвоения на газатронах. С источника можно было получить 1000 или 200О в.

Рефлектор 4 с лампой 100 вт размещался несколько вдали от модели, чтобы исключить нагрев керосина. Наблюдение за процессом очистки осуществлялось визуально через увеличительное стекло 5.

Проведенные на этой модели опыты имели своей целью определить возможность очистки керосина в электростатическом поле с применением батареи плоскопараллельных электродов (с расстоянием между ними 6— 7 мм) при напряжениях 100—2000 в. Для этого в ванну модели был залит загрязненный керосин с содержанием около 1 % частиц эрозии при обработке твердого сплава ВК латунным электродом на мягких режимах.

При включении источника питания наблюдались и записывались особенности процесса просветления керосина и движение видимых частиц. Опыты многократно повторялись для различных величин напряжения на электродах и при перемене полярности электродов, а также при изменении числа электродов и расстояний между ними.

Для наблюдения характера движения частиц в зависимости от их электрических свойств ванна фильтра заполнялась очищенным керосином и в нее погружались два плоских алюминиевых электрода с расстоянием между ними в 7 мм. После подачи напряжения в пространство (в середине) между электродами сбрасывались мелкие (до 1 мм) куски бумаги, древесины, металлические опилки, графитовая мелочь от карандаша.

В результате исследования установлено:
1) После подачи напряжения к фильтру по обеим сторонам отрицательных электродов образуются светлые полоски, которые затем расширяются и постепенно наступает просветление керосина между электродами. Процесс устанавливается в течение некоторого времени, зависящего от напряжения на электродах (табл. 1), от концентрации частиц и расстояния между электродами.

2) Основная масса частиц оседает на поверхности положительных электродов, наиболее крупные частицы оседают на дно, а очень мелкие, заметные только в увеличительное стекло, совершают перемещение между электродами. Полная очистка керосина не достигается.

В установившемся режиме имеет место непрерывное движение наиболее мелких частиц между электродами, при этом подавляющая масса частиц находится в движении в непосредственной близости к отрицательным электродам.

3) В момент подачи напряжения 2000 в на электроды с изменением» прежней их полярности мгновенно происходит эвакуация ранее осевших на электродах частиц и переход их к противоположным электродам и оседание на них; скорость протекания процесса очистки указана в табл. 1.


Фиг. 1. Схема упрощенной модели №1 электростатического фильтра

Таблица 1

Напряжение между электродами, в Продолжительность этапов процесса просветления, сек
появление светлой полоски просветление окончание просветления
100—200
500 5 480 600
1000 3 360 480
1500 2 250 360
2000 1,5 180 360

4) При напряжении 100—200 в между электродами, практически не удается получить процесс очистки. При уменьшении расстояния между электродами с 7 до 1—2 мм возникают короткие замыкания, вследствие образования мостиков из проводящих частиц.

5) При расстоянии между плоскопараллельными электродами в 6— 7 мм движение сброшенных между ними частиц под действием сил электрического поля становится заметным при напряжении около 1000 в. И чем выше напряжение, тем это действие сильнее; как правило, частицы, независимо от их электрических свойств, при соприкосновении с электродом приобретают одноименный с ним заряд, отталкиваются от него, притягиваются к электроду противоположного знака и, коснувшись его, перезаряжаются, вновь отталкиваются и т. д. Для диэлектрических частиц время перезаряда сравнительно велико (секунды), а для проводящих частиц мало (доли секунды).

6) Поскольку в керосине имеются продукты, появившиеся под действием термического эффекта электрических разрядов (сажа), под действием электрических сил поля частицы сажи, ударяясь об электрод, прилипают и образуют ровный липкий слой. В последующем некоторые другие проводящие и диэлектрические частицы, ударяясь об этот слой, также прилипают к электроду. Более тяжелые по весу частицы не удерживаются в этом липком слое и совершая колебательные движения между электродами, постепенно падают вниз под действием силы тяжести. Без наличия частиц сажи очистка керосина в данной модели фильтра была бы невозможной.

7) Более мелкие проводниковые частицы перезаряжаются на пути к электроду вследствие соударения с встречными частицами и отталкиваются, не придя в соприкосновение с электродом, поэтому такие частицы могут (при данной напряженности поля) долго оставаться в межэлектродном промежутке, находясь в непрерывном колебательном движении. Повышение напряжения между электродами до 2000 в способствует осаждению мелких частиц на электроде.

Таким образом, результаты исследования модели № 1 показали практическую возможность очистки смеси керосина от продуктов эрозии в электростатическом поле, образованном между плоскопараллельными электродами, при приложении выпрямленного напряжения 500—2000 в. Потребляемый для очистки ток — менее 0,3 ма, поэтому в дальнейших опытах ток не измерялся. Чем выше напряжение, приложенное между электродами, тем быстрее завершается процесс очистки.

Второй цикл опытов проводился с моделью № 2, представленной на фиг. 2. Для подачи и слива жидкой смеси ванна фильтра 1 снабжена штуцерами 4 и 5, крайние электроды 2 изготовлялись из алюминия, средний электрод 3 изготовлялся в виде латунной сетки с числом отверстий 64/см2.

В качестве источника питания использовался главным образом выпрямитель, собранный по схеме генератора строчной развертки телевизора «Темп-2», с выпрямленным напряжением 3—15 кв. Наблюдения за процессом очистки в этой модели проводились электростатическим вольтметром С-96.

Основной целью исследования данной модели электростатического фильтра являлось установление возможности осуществления непрерывного процесса очистки загрязненного керосина, поступающего в ванну в малом количестве. Наряду с этим исследовались процессы перемещения взвешенных в керосине частиц в объеме ванны, где распределение сил электрического поля различно для различных зон. Проводились также некоторые опыты, аналогичные опытам на модели № 1, с целью подтверждения прежних результатов и выяснения эффективности применения сетчатых электродов.
Загрязненный керосин для опытов брался того же состава, как и при опытах с моделью № 1.

В табл. 2 приведены результаты трех опытов очистки неизменного объема загрязненного керосина. Из данных таблицы видно, что основные закономерности процесса электростатической очистки в этой модели аналогичны с таковыми в модели № 1.

В данной модели было более ясно заметно интенсивное движение взвешенных частиц из областей с меньшей напряженностью электрического поля в межэлектродном пространстве и обратно до полного осаждения их на положительных электродах. На дне ванны частиц не оставалось.

Установлено также, что повышение напряжения с 3,5 до 9 кв ускоряет процесс в 15 раз. Для эффективности процесса отрицательный электрод следует выполнять в виде сетки.

Несколько однотипных опытов проводились в следующем порядке.

При неподвижном состоянии очищаемой смеси к электродам подводилось напряжение 10 кв, и осуществлялось полное просветление за 6—7 мин. Затем был от-крыт доступ в ванну загрязненного керосина по штуцеру 4, а очищенный керосин сливался через штуцер 5.

Наблюдение показало, «что основная масса взвешенных в керосине частиц совершает круговорот в нижней части модели; под действием сил электрического поля значительная масса частиц с нижней части ванны втягивается между электродами и оседает на поверхности положительных электродов, меньшая часть их оседает на дно. Каждый опыт продолжался 15 мин, в течение которых было слито по 3 л очищенного керосина. Взвешивание показало, что за один опыт уловлено 4 г осажденных на электродах частиц. Таким образом, была доказана принципиальная возможность очистки загрязненного керосина в модели № 2 при непрерывном поступлении загрязненного керосина и слива очищенного.

Третий цикл предварительных опытов проводился на модели фильтра № 3, эскиз которого представлен на фиг. 3.

Ванна модели 1 в сечении имеет форму трапеции; две торцевые параллельные стенки 5 и б большой высоты с внутренней стороны имеют пазы для вертикального электрода 2.


Фиг. 2. Схема упрощенной модели № 2 электростатического фильтра

С внутренней стороны боковых стен, плотно прилегая к ним и ко днищу, размещается электрод 7 из листового алюминия 0,4 мм. Для контроля процесса очистки керосина использовался фотоэлектрический прибор, состоящий из фотоэлемента ФЭ-СУВ-6, электронного усилителя и стабилизатора. На выходе прибора напряжение контролировалось обычным тестером. 


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru