1.5.6 Осадження під дією електричних зарядів.


Електричне зарядження частинок може бути здійснене трьома шляхами: при генерації аерозолю, за рахунок дифузії вільних іонів і при коронному розряді. При застосуванні перших двох способів число частинок, які одержали позитивний і негативний заряди, приблизно однакові. Коронний розряд, навпаки, приводить до зарядження частинок одним знаком. Зарядження частинок при коронному розряді здійснюється двома способами: дією електричного поля (частинки бомбардуються двома іонами, які рухаються в напрямку силових ліній поля) і дифузією іонів. Перший спосіб домінує при розмірах частинок більше 0,5 мкм, другий – при розмірах частинок менше 0,2 мкм. Для частинок діаметром 0,2…0,5 мкм ефективні обидва способи, причому мінімальна швидкість зарядження спостерігається для частинок розміром біля 0,3 мкм.
Величина заряду q, Кл, одержуваного під дією електричного поля, електропровідної частинки сферичної форми розраховується за формулою
,                                            (1.54)
де  – діелектрична проникність ( = 8,85•10-12 ф/м);
     Е – напруженість електричного поля коронного розряду, В/м.
Для неелектропровідної частинки
,                                    (1.55)
де  – відносна діелектрична проникність частинки.
При дифузійному зарядженні величина , Кл, знаходиться за формулою
,                    (1.56)
де  е – величина заряду електрона, Кл (е = 1,6•10-19);
    – початкова концентрація іонів коронного розряду, іони/м3;
       – маса іона, кг.
Для умов, які звичайно зустрічаються на практиці (= 420…470 К, =1014 іонів/м3) рівняння (1.56) можна значно скоротити
       ,                            (1.57)
Таким чином, максимальна величина заряду частинок розміром більше 0,5 мкм пропорційна квадрату діаметра частинок, а частинок розміром менше 0,2 мкм – діаметру частинок.
Електростатична сила Fe, H, яка діє на заряджену частинку в елек-тричному полі напруженістю Е, В, дорівнює
     .                                     (1.58)
В ділянці застосування закону Стокса можна розраховувати, прирівнюючи кулонівську силу стоксовій силі, швидкість осадження заряджених частинок
                                               (1.59)
Значення q знаходиться з формул (1.54)…(1.57)  залежно від влас-тивостей і розміру частинок.
На методі електричного осадження частинок заснована робота електрофільтра.
Аерозоль, в якій всі частинки мають заряд одного і того ж знака, рівномірно розсіюється під дією свого власного загального заряду. Швидкість розсіювання зарядженої аерозольної хмарини описується рівнянням
,                      (1.60)
де С1 – початкова концентрація частинок, см-3;
     С2 – концентрація частинок в момент часу t, см-3.
Так як концентрація аерозолю однакова у всіх точках у будь-який момент в процесі електростатичного розсіювання, то рух середовища не впливає на розсіювання і рівняння (1.60) справедливе для аерозолів, які знаходяться в режимі і ламінарної, і турбулентної течії.
Якщо в склад аерозолів входять і позитивно, і негативно заряджені частинки, а їх концентрації неоднакові, то частинки, які знаходяться в ме­ншості, переміщуються до центра аерозольної хмарини, де їх концентрація поступово зростає. Густина заряду в цьому центральному ядрі починає асимптотично зменшуватися до того часу, поки воно не стане практично нейтральним. В той же самий час розсіювання зовнішньої частини аерозо­лів, які складаються з частинок з однойменним зарядом, продовжується.