Xem xét trường hợp lọc bụi bằng điện kiểu tấm bản.
Hình: Sơ đồ tính tóan hiệu quả lọc của thiết bị bụi bằng điện kiểu tấm bản
Giả thiết rằng sự phân bố nồng độ bụi trên tiết diện ngang của thiết bị là như nhau và không phụ thuộc vào khoảng cách từ chổ vào đến tiết diện xem xét.
Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Võ Thị Thu Như C = ψC
Trong đó:
ψ : hệ số tỷ lệ
Do có sự tích tụ của bụi trong thời gian dτtrên bề mặt của bản cực hút bụi có điện tích 2hdx, khối lượng bụi trong khí giảm xuống một lượng dm
dm = -2Cωh dx dτ Trong đó:
ω : vận tốc di chuyển của hạt bụi về phía cực hút bụi,
h: chiều cao của tấm bản cực hút bụi, m
Do sự giảm khối lượng bụi mà: dm = 2ah dx dC
a: khoảng cách từ cực ion hóa đến tấm bản cực hút bụi, m
Từ các phương trình ta thu được
= − dτ
Lấy tích phân với các cận vế trái từ C đến C và vế phải từ 0 đến τ và thay thời gian τ bằng tỷ số của chiều dài l và vận tốc υ:
C = C exp Trong đó:
C, C : nồng độ bụi ban đầu và cuối cùng của khí ở trước và sau bộ lọc,
υ: vận tốc trung bình của dòng khí đi giữa các tấm bản,
Hiệu quả lọc của thiết bị được biểu diễn qua nồng độ đầu và cuối khi qua bộ lọc η=
Cuối cùng ta thu được:
η = 1− exp
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu ống lập luận tương tự như thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm. Có một vài thay đổi cho phù hợp. Cụ thể :
Khoảng cách a thay cho bán kính R của cực hút bụi hình trụ, trục x là trục của hình trụ và đồng thời đó là cực ion hóa của bộ lọc.
Lúc đó diện tích của bề mặt hút bụi của đoạn dx là 2πRdx, thể tích khối khí của đoạn có độ dài dx là πRdx. Hiệu quả lọc của thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu ống:
η = 1− exp
Gọi A là diện tích bề mặt hút bụi của bộ lọc. Bộ lọc kiểu tấm bản: A = 2lh Bộ lọc kiểu ống: A = 2πRl
Vận tốc trung bình của dòng khí đi qua thiết bị thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu ống và thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm.
Bộ lọc kiểu tấm bản: υ = Bộ lọc kiểu ống: υ =
Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Võ Thị Thu Như Hiệu quả lọc của thiết bị thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu ống và thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm cùng 1 dạng thống nhất:
η = 1− exp
Muốn đạt được hiệu quả lọc η > 0,99 thì hệ số ψ >1. Có thể nhận giá trị ψ = 2 ÷ 5.
3.7 Điện trở của bụi và ảnh hưởng của nó đến chế độ làm việc của thiết bị
Về mặt điện trở, các loại bụi trong công nghiệp được chia thành 3 nhóm sau:
− Điện trở thấp: ρ < 10 Ω.m
− Điện trở trung bình:ρ = 10 ÷ 10 Ω.m
− Điện trở cao: ρ > 10 Ω.m
Bụi thuộc nhóm điện trở thấp cũng rất dễ tích điện nhưng cũng rất nhanh chóng mất điện tích.Các hạt bụi nhóm này Khi chạm vào cực dương chúng lập tức mất điện tích âm và nhận điện tích dương của cực hút bụi. Vì vậy chúng bị đẩy ra khỏi cực hút bụi và nhập lại vào dòng khí.
Để lọc bụi điện trở thấp:
Bố trí thiết bị lọc cơ học ( Xyclon…)trước thiết bị lọc bằng điện.
Chế tạo cực hút bụi có bề mặt hãm được vận tốc của dòng khí xuống mức thấp nhất.
Bụi thuộc nhóm điện trở trung bình khi chạm vào cực hút bụi điện tích của chúng mất đi từ từ do đó cúng vẫn bám được vào bề mặt cực hút bụi. Khi bề dày của lớp bụi đủ lớn thì dưới tác dụng của trọng lực chúng bị bong ra và rơi xuống phễu chứa bụi.
Nhóm bụi có điện trở cao gây trở ngại lớn cho quá trình làm việc của tiết bị lọc bụi bằng điện. Lớp bụi đọng trên bề mặt cực hút bụi tạo thành lớp cách điện. Các điện tích liên tục đi vào bề mặt cực hút bụi cùng với bụi đã đọng lại không giải phóng được điện tích của mình và tạo thành chênh lệch điện áp trên lớp bụi, dẫn đến phá vỡ chế độ làm việc bình thường của thiết bị.
Nếu lớp bụi không có lỗ rỗng ở giữa và trải đều trên bề mặt cực hút sẽ làm giảm điện áp phóng điện Corona của thiết bị. Kết quả làm giảm hiệu quả lọc.
Ngoài ra, nhóm bụi có điện trở cao rất khó giũ bằng rung động cơ học.
Hình: Phân bổ điện áp trong thiết bị lọc bụi bằng điện khi có lớp bụi
điện trở cao đọng lại trên bề mặt cực hút bụi (1-cực hút bụi;2-lớp bụi;3-cực ion hóa)
Biện pháp khắc phục những ảnh hưởng trên là áp dụng biện pháp gia công bụi. Độ ẩm càng cao thì điện trở xuất càng giảm, nhiệt độ thì có một giá trị nhiệt độ mà trên hoặc dưới giá trị ấy điện trở xuất đều giảm. Biết được quy luật này của điện trở xuất của loại bụi
Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Võ Thị Thu Như cần xử lí ta có thể làm nóng, làm nguội, phun ẩm vào khí trước khí trước khi đưa vào bộ lọc bằng điện để phù hợp với hiệu xuất cần đạt của bộ lọc tĩnh điện.
3.8 Các thông số điện quan trọng và công suất của thiết bị lọc bụi bằng điện 3.8.1 Điện áp tới hạn U và cường độ dòng điện I
Cường độ tới hạn của điện trường mà tại đó bắt đầu xuất hiện sự phóng điện từ cực ion hóa có thể được xác định theo công thức:
E = 3,04 10 Trong đó:
R : bán kính của dây điện cực ion hóa, m
β : tỉ số giữa khối lượng đơn vị của khí trong điều kiện làm việc và trong điều kiện tiêu chuẩn.. t = 20 oC và P= 1,013.10
p : áp suất tương đối của khí trong thiết bị lọc p : áp suất khí quyển,
t : nhiệt độ không khí, oC
Cường độ điện trường tại một điểm cách tâm cực ion hóa là x, sau khi xuất hiện phóng điện corona trong thiết bị lọc kiểu ống được xác định như sau:
E = Trong đó:
I : cường độ đơn vị của dòng điện trong điện trường của thiết bị lọc, k : độ hoạt động của ion. Đối với ion âm k = ( 2,1÷ 2,48 )10 , đối với ion dương k = 10
Bán kính R rất nhỏ và khoảng cách x nào đó, đại lượng có thể bỏ qua, lúc đó ta có: E = = const
Đối với thiết bị lọc kiểu tấm bản: E =
Trong đó:
c: khoảng cách đều nhau giữa các cực ion hóa, m a : khoảng cách từ cực ion hóa đến cực hút bụi, m
Điện áp tới hạn U
− Thiết bị thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu ống U = E R ln
Trong đó:
R : bán kính của ống cực thu bụi, m
− Thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm. U = ER , V
Cường độ dòng điện I trong thiết bị lọc bụi bằng điện cả kiểu ống và tấm bản là: I= ZU( U − U ) ,
Trong đó:
U: điện áp đấu vào cực âm của thiết bị lọc bụi tĩnh điện, V Z: hệ số phụ thuộc vào kiểu thiết bị
Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Võ Thị Thu Như Lọc kiểu ống: Z = Lọc kiểu tấm bản: Z = Trong đó:
χ: hệ số phụ thuộc vào vị trí tương đối của cực ion hóa và cực thu bụi thuộc kiểu tấm bản. Hệ số χ nhận các giá trị sau:
a/c 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
χ 0,08 0,046 0,035 0,035 0,027 0,022 0,0175 0,015 0,013 0,0115