Dưới một điện áp tới hạn, các phân tử khí hoặc không khí bị ion hóa ở điện cực nạp điện và phân chia thành các ion dương và âm.
Các ion dương tập trung đậm đặc ở gần điện cực âm và tạo thành quần sáng corona xung quanh điện cực. Các ion khí mang dấu − sẽ di chuyển về phía cực dương và trên đường chuyển động chúng va đập vào các hạt bụi làm cho các hạt bụi bị tích điện âm, nhờ đó bụi bị hút vào các bản cực thu bụi. Quá trình tích điện của các hạt bụi xảy ra rất nhanh do số lượng ion dày đặc và kích thước của chúng nhỏ hơn nhiều lần so với ngay cả hạt bụi dưới micromet. Kết quả là hầu hết bụi được tích điện ngay từ tiết diện vào của thiết bị.
Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Võ Thị Thu Như
Hình: Qúa trình tích điện và di chuyển của hạt bụi trong điện trường của
thiết bị lọc bằng điện
Điện lượng q mà hạt bụi hình cầu đường kính δ tích được trong điện trường có cường độ E :
− Đối với hạt bụi có đường kính δ ≥ 0,5 µm do quá trình tích điện xảy ra dưới tác động va đập quán tính của ion vào các hạt bụi là chủ yếu.
q = p.π.ε.E.δ Trong đó:
p = với D là hằng số tĩnh điện của hạt bụi.
Đa số bụi D nằm trong khoảng 2 ÷ 8 và p = 1,5 ÷ 2,4. Bụi không dẫn điện có thể lấy p = 1,75. Bụi kim loại có D = ∞ và lúc đó p = 3
E : cường độ điện trường ion hóa tức độ thay đổi điện áp trên đơn vị chiều dài, ( )
q : điện lượng, Culong ( C ) δ : đường kính hạt bụi, m
− Đối với hạt bụi đường kính δ ≤ 0,2 µm do quá trình tích điện xảy ra chủ yếu là do khuếch tán ion.
Q = 10 e δ
Trong đó: e là điện tích của electron, e = 1,6.10 C
− Đối với bụi có đường kính δ = 0,2 ÷ 0,5 µm cả hai tác động va đập và khuếch tán đều xảy ra. Tốc độ tính điện nhanh nhất là bụi có đường kính δ = 0,3 µm.
Thiết bị lọc điện 1 vùng thì điện trường ion hóa và điện trường hút bụi là một và bằng E. F = pπε E δ
Dưới tác dụng của lực tĩnh điện F hạt bụi sẽ dịch chuyển với vận tốc ω theo phương trực giao với dòng chảy của khí hướng về phía điện cực hút bụi và với vận tốc ấy sẽ gây ra lực cản F theo phương ngược lại.
F = 3πµδω Trong đó:
K: hệ điều chỉnh cho sát với định luật Stokes đối với bụi có đường kính 10 µm, được gọi là hệ số Cunningham.
Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Võ Thị Thu Như λ : bước tự do của phân tử khí
λ =
u vận tốc trung bình của phân tử,
µ : hệ số nhớt động lực của khí, Pa.s ρ : khối lượng đơn vị của khí,
u =
M: phân tử gam của chất khí, R: hằng số vạn năng của chất khí, ( R = 8314,4 )
Ở nhiệt độ 25 0C và áp suất 1 atm ta có u = 467 và λ = 0,067 µm. Ở điều kiện này đối với hạt bụi hình cầu đường kính trên 1µm hệ số Cunningham sẽ có giá trị :
K = 1 +
T tính theo K và δ tính theo µm
Cân bằng hai lực F và F ta thu được vận tốc chuyển động của hạt bụi về phía cựa hút gọi là vậ tốc di chuyển
ω = K
Trị số vận tốc này một cách gần đúng có thể xem là hằng số dối với cỡ hạt bụi δ trong điện trường E.