Устройство для очистки воздуха от аэрозольных частиц Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

№ 3 / 2015

ISSN 2410-6070______

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 537.523.3:541.13

Ш.А. Бахтаев

профессор

Алматинский университет энергетики и связи г. Алматы, Республика Казахстан А.А. Абдурахманов старший преподаватель

Алматинский университет энергетики и связи г. Алматы, Республика Казахстан Ю.В. Кузьмин ассистент

Алматинский университет энергетики и связи г. Алматы, Республика Казахстан

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ

Аннотация

Описано устройство для очистки воздуха, которое снабжено отрицательно заряженными электретными пластинами, установленными поочередно, а коронирующие электроды в виде игл на сетке расположены по направляющей потока запылённого газа.

Ключевые слова

корона, очистка, зарядка, электреты, аэрозольные частицы, озон, иглы, пластины, разрядные камеры.

Разработано разрядно устройство для очистки воздуха обеспечивающее высокую эффективность улавливания тонкодисперсных аэрозольных частиц, а также отличающееся простотой конструкции и упрощением сбора аэрозольных частиц.

Разрядное устройство для очистки воздуха, снабжено отрицательно заряженными электретными пластинами установленными поочередно и коронирующими электродами в виде игл на сетке, которые расположены по направляющей потока запылённого газа. В устройстве процессы зарядки аэрозольных частиц осуществляются в зоне положительной короны, что позволяет снизить на порядок эффективность образования озона в очищаемом воздухе по сравнению с отрицательной короной. В устройстве используется многоэлектродная система коронирующих игл, что резко повышает эффект электрического ветра, являющегося обязательным атрибутом коронного разряда. Электрический ветер создает скоростной напор потока воздуха (до 5-ти м/с) в рабочей зоне и заставляет работать устройство в режиме ионно-конвекционного насоса.

Процессы осаждения и сбора аэрозольных частиц осуществляются в зоне поочередно расположенных электретных пластин на выходе устройства. В виду того, что электретные пластины заряжены отрицательно и процессы осаждения на них положительно заряженных аэрозольных частиц протекают наиболее эффективно.

На рисунке 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства в разрезе. Оно содержит корпус из диэлектрического материала прямоугольной формы 1, коронирующие иглы 2, внешний электрод в виде металлической сетки 3 и электретные пластины 4, установленные поочередно во второй части корпуса 1а. Коронирующие иглы 2 в количестве 5 или 9 штук крепятся симметрично и соосно к корпусу1, к металлической сетке. При рабочем режиме высокое напряжение положительной полярности подается на коронирующие электроды от блока питания БП через переключатель Пв положения I. При положении II переключателя П производится зарядка электретных пластин в зоне отрицательной короны. Для удобства очистки электретных пластин от собранных на них аэрозольных частиц, вторая часть корпуса 1а выполнена из двух половинок, идентичных по форме и размерам и только с отличием расположения на них электретных пластин (рис. 2).

Электретные пластины изготовлены из диэлектрика, например, из ПТФЭ (политетрафторэтилен), который длительное время ( до 10 дней) сохраняет электризованное состояния после окончания внешнего воздействия, вызвавшего электризацию. Одним из методов электризации электретов является воздействие на них коронным разрядом. В предложенном устройстве при положении II переключателя П обеспечивается условия электризации электретных пластин отрицательной полярности. Такая возможность позволяет процесс

- 150 -

___________________________МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА»

электризации совместить с процессом очистки воздуха, к тому же, нейтрализация заряженных электретных пластин под воздействием положительно заряженных аэрозольных частиц протекает интенсивно. При изготовлении электретных пластин на пластины из диэлектрика с толщиной 2 мм наклеивается пленка электрета из ПТФЭ толщиной 100 микрометров, при этом обеспечивается напряжённость поля пробоя Епрдо 2,2 •103кВ/см, а поверхностная плотность бэ составляет 0,4 и 0,24 Кл/см2 [4].

После подачи достаточно высокого напряжения на электроды в виде игл 2 между ними и сеточным электродом Звозникает коронный разряд, так же, одновременно, образуется электрический ветер в направлении коронирующих игл 2, с течением некоторого времени ( не более 5 с) в зоне разряда устанавливается устойчивый электрический ветер и устройство начинает работать в режиме ионно-конвекционного насоса.

В связи с этим, начинаются процессы засасывания запылённого воздуха вовнутрь устройства и зарядка аэрозольных частиц в зоне разряда. Затем, положительно заряженные аэрозольные частицы попадают в следующую зону, где они подвергаются к дополнительному ускорению электрическим полем, создаваемым отрицательно заряженными электретными пластинами.

Рисунок 2 - Схема расположения электретных пластин

Дальше проходя через лабиринт электретных пластин аэрозольные частицы оседают на них и на выходе получаем чистый воздух. В случае сильно запылённого воздуха возможно наращивание количества электретных пластин, но необходимо учитывать предельное значение гидродинамического сопротивления всей системы.

Устройство испытывалось со следующими параметрами: радиус игл 0,2 мм, корпус из диэлектрического материала прямоугольной формы имеет внутренние размеры 15х20 мм2, окно сеток - 2х2 мм2 , расстояние между иглами и сеточным электродом равно 8 мм, напряжение питание может меняться в диапазоне от 6 до 14 кВ, рабочий ток коронного разряда может быть выбран в пределах от 10 до 20 мкА в зависимости от степени запыленности атмосферного воздуха. Было опробовано устройство, состоящее из одной коронирующей иглы и одной электретной пластины, в условиях задымленности атмосферного воздуха.

Контрольные испытания показали, что устройство пригодно для очистки воздуха от тонкодисперсных аэрозольных частиц в виде дыма и может быть использовано в производственных и служебных помещениях. При таком упрощенном виде исполнения устройства, через некоторое время (не более 5 с) устанавливается стабильный электрический ветер и начинается затягивания табачного дыма во внутрь устройства. При

- 151 -

№ 3 / 2015______________________________ISSN 2410-6070_____________________________________________

увеличении задымленности воздуха, примерно в 2 раза, рабочий ток снижается на 6 мкА, что показывает существенную зависимость тока короны от степени запыленности атмосферного воздуха.

Список использованной литературы

1. Авторское свидетельство СССР, №325996, кл. ВОЗС, 1972.

2. Пред патент РК №20892, кл. ВОЗС 3/12, бюл. №3, 16.03.2009

3. Устройство для очистки воздуха, заявка на изобретение В РГКП «НИРС» №2014/09311от 9.07.14

4. Справочник по электротехническим материалам в 3 томах, Л-д Энергоатомиздат, 1988, 3-тий том, стр.591-605

© Ш.А. Бахтаев, А.А. Абдурахманов, Ю.В. Кузьмин, 2015

УДК 621.73.07

Д.Т. Березин

к.т.н., доцент Авиатехнологический факультет ФГБОУ ВПО Рыбинский государственный авиационный технический университет им. П.А. Соловьева г. Рыбинск, Российская Федерация

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ

Аннотация

В статье рассматривается влияние термо-циклических воздействий на физико-механические свойства штамповых сталей. Проведен анализ и представлены зависимости механических и теплофизических свойств от количества термоциклов.

Ключевые слова

Эксплуатационная стойкость штампа; термоциклирование; штамповая сталь; термоусталость; термоусталостная трещина; физико-механические свойства; деформационное упрочнение.

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационную стойкость штампов для горячего деформирования материалов, является изменение физико-механических свойств материалов в условиях термомеханической усталости. Поэтому исследование изменения этих свойств, при эксплуатации штампов представляет особый интерес.

В качестве исследуемых материалов взяли углеродистые, штамповые и коррозионно-стойкие стали, которые широко используются в конструкциях штампов для горячего деформирования, такие как У8А, 3Х2В8Ф, 5ХНМ, 4Х5МФС и 20Х13Л [1, с. 14].

В качестве характеристик механических свойств исследовали: предел прочности - <5в, предел текучести -сто,2, относительное удлинение - 5, относительное сужение - у, модуль упругости - Е, твердость - HRC. В качестве характеристик физических свойств исследовали: ток размагничивания - 1р, коэффициент линейного расширения - а, удельное электросопротивление - р, коэффициент теплопроводности - X.

Термоциклирование стандартных образцов круглого поперечного сечения (рис. 1 а) для испытаний на растяжение по ГОСТ 1497-84 производили на установке, описанной в работе [2, с. 9], по режиму: 300-700-300°С с охлаждением в воздушном потоке вентилятора. Длительность нагрева составляла 3-9 секунд при скорости нагрева 25-30°С/сек, полное время цикла 23-25 секунд.

- 152 -