Системы вентиляции и кондиционирования
Назад

Способы очистки воздуха от пыли в квартире и в доме

Опубликовано: 25.03.2020
Время на чтение: 12 мин
0
1

Выбор пылеочистного устройства

Пылеочистное устройство выбирают в зависимости от ряда параметров, к числу которых относят: степень требуемой очистки воздуха, величину пылинок, свойства частиц пыли (пыль сухая, волокнистая, липкая, гигроскопичная и т.д.), начальное пылесодержание, а также температуру очищаемого воздуха и ценность частиц пыли.

Пылеочистные устройства делятся на:

  • устройства грубой очистки воздуха,
  • устройства очистки воздуха средней степени,
  • устройства очистки воздуха тонкой степени.

Дмитрий Захаров, Генеральный директор «Экофильтр»

«Рукавные фильтры не очищают от газовой составляющей, только от пыли.
Рукавные фильтры работают с температурой не более 250°С на входе в фильтр. При более высоких температурах требуется охлаждение газов или применение электрофильтров, которые имеют более низкую эффективность очистки по сравнению с рукавными (в 2 и более раз)».

Чтобы эффективно удалить пыль, следует знать ее классификацию. По размеру частиц (дисперсности) бывает:

  • мелкая пыль (частицы менее 100 мкм в диаметре);
  • средняя пыль (частицы более 100 мкм, но менее 200 мкм);
  • крупная пыль (частицы более 200 мкм).

Устройства грубой очистки воздуха применяют чаще всего на стадии предварительной очистки при многоступенчатой очистке воздуха. Они задерживают главным образом частицы крупной пыли.

Способы очистки воздуха от пыли в квартире и в доме

Устройства средней степени очистки воздуха находят свое использование в тех случаях, когда воздух выбрасывается в атмосферу, при этом остаточное содержание пыли в нем должно быть не более 150 мг/куб. м.

Установка пылеочистки готова к работе

Устройства тонкой степени очистки воздуха применяются для обеспечения остаточного пылесодержания очищенного воздуха на уровне не более 2 мг/куб. м. Они могут задержать пылевые частицы величиной до 10 мкм. Такие устройства следует использовать как для очистки приточного, так и рециркуляционного воздуха, а также для улавливания ценной пыли (например, частиц цветных металлов, муки, цемента и т.п.).

Зачем нужен очиститель

в воздухе мелкие

способны проникать в наш организм при дыхании: бронхи, легкие и даже попадать в кровоток.

загрязнение воздуха такими частицами несет серьезную опасность для здоровья: воздействие воздуха с высоким содержанием таких частиц (

по PM2.5 среднегодовой концентрации 10мкг/куб.м и среднесуточной 25мкг/куб.м; превышение по PM10 среднегодовой 20мкг/куб.м и среднесуточной 50мкг/куб.м) повышает риск возникновения респираторных заболеваний, заболеваний сердечнососудистой системы и некоторых онкологических заболеваний, загрязнение уже отнесено к

. Высокотоксичные частицы (содержащие свинец, кадмий, мышьяк, бериллий, теллур, и др., а также радиоактивные соединения) представляют опасность даже при небольших концентрациях.

Самый простой шаг к снижению негативного воздействия пыли на организм – установка эффективного очистителя воздуха в спальном помещении, где человек проводит около трети времени.

Неоднородное электрическое поле

Из курса физики мы помним, что вблизи тела, обладающего электрическим зарядом, образуется электрическое поле [2].

Силовой характеристикой поля является напряженность E [Вольт/м или кВ/см]. Напряженность электрического поля – векторная величина (имеет направление). Графически изображать напряженность принято силовыми линиями (касательные к точкам силовых кривых совпадают с направлением вектора напряженности в данных точках), величина напряженности характеризуется густотой этих линий (чем более густо расположены линии – тем большее значение принимает напряженность в этой области).

L= 11мм = 1.1см;U = 11кВ (киловольт; 1киловольт = 1000вольт);

На рисунке показано примерное расположение силовых линий. По густоте линий видно, что в большей части пространства межэлектродного промежутка (за исключением области вблизи кромок пластин) напряженность имеет одинаковое значение. Такое равномерное электрическое поле называется

Значит, при напряжении 11кВ напряженность составит 10кВ/см. В данных условиях атмосферный воздух, заполняющий пространство между пластинами, является электрическим изолятором (диэлектриком), то есть не проводит электрический ток, поэтому в электродной системе ток протекать не будет. Проверим это на практике.

На самом деле воздух совсем немного проводит ток

В атмосферном воздухе всегда присутствует [1] небольшое количество свободных носителей зарядов – электронов и ионов, образующихся в результате воздействия естественных внешних факторов – например, радиационного фона и УФ–излучения. Концентрация этих зарядов очень низкая, поэтому плотность тока составляет очень малые значения, такие значения мое оборудование зарегистрировать неспособно.

Предлагаем ознакомиться  Напольный мобильный кондиционер без воздуховода отзывы
Оборудование для экспериментов

Для проведения небольших практических экспериментов будет использоваться источник высокого напряжения (ИВН), тестовая электродная система и «измерительный стенд».

Электродная система может быть собрана в один из трех вариантов: «две параллельные пластины», «провод-пластина» или «зубья-пластина»:

Межэлектродное расстояние для всех вариантов одинаковое и составляет 11мм.

Стенд состоит из измерительных приборов:

  • вольтметр 50кВ (микроамперметр Pa3 на 50мкА с добавочным сопротивлением R1 1ГОм; 1мкА показаний соответствует 1кВ);
  • микроамперметр Pa2 на 50мкА;
  • миллиамперметр Pa1 на 1мА.

электрическая схема:

При высоких напряжениях некоторые непроводящие материалы внезапно начинают проводить ток (например, мебель), поэтому все смонтировано на листе оргстекла. Выглядит это безобразие так:

Конечно, точность измерений таким оборудованием оставляет желать лучшего, но для наблюдений за общими закономерностями вполне должно хватить (лучше, чем ничего!). Со вступлениями заканчиваем, приступим к делу.

Эксперимент #1

Две параллельные пластины, однородное электрическое поле;

L = 11мм = 1.1см; U = 11…22кВ.

По показаниям микроамперметра видно, что электрический ток действительно отсутствует. Ничего не изменилось и при напряжении 22кВ, и даже при 25кВ (максимальном для моего источника высокого напряжения).

U, кВ E, кВ/см I, мкА
11 10
22 20
25 22.72

Заменим в системе электродов положительный пластинчатый электрод на тонкий проволочный электрод диаметром 0.1мм (т.е. R1=0.05мм), также расположенный параллельно отрицательному пластинчатому электроду. В этом случае в пространстве межэлектродного промежутка при наличии разности потенциалов образуется

R1 = 0.05мм = 0.005см; R2 = 11мм = 1.1см; U = 5кВ;

Линии характеризуют значение напряженности на данном удалении; значения соседних линий отличаются на 1кВ/см.

Из картины распределения видно, что в большей части межэлектродного пространства напряженность изменяется незначительно, а вблизи проволочного электрода, по мере приближения к нему, резко возрастает.

Расчет степени очистки воздуха пылеочистным устройством

N0 = ((A1 - A2)/A1)*100%,

где:

  • N - степень (эффективность) очистки воздуха,
  • A1 - концентрация пыли в воздухе после очистки,
  • A2 - концентрация пыли в воздухе до очистки.

откуда берется пыль в квартире

N0 = N1 N2 - N1*N2,

где:

  • N - общая степень (эффективность) очистки воздуха,
  • N1 - степень (эффективность) очистки воздуха на первой ступени,
  • N2 - степень (эффективность) очистки воздуха на второй ступени.

Рукавный фильтр GEA ECOpuls

N = (100% - N1) / (100% - N2),

где:

  • N - сравнительная степень (эффективность) очистки воздуха,
  • N1 - степень (эффективность) очистки воздуха первого устройства,
  • N2 - степень (эффективность) очистки воздуха на второго устройства.

Пусть N1 = 90%, а N2 = 95%. Воспользуемся формулой и получим, что эффективность второго устройства в 2 раза превышает степень очистки первого. А не на 5%, как думают некоторые.

На заметку

«Для эффективной очистки от пыли с размерами частиц до 4 мкм применяют главным образом рукавные фильтры и электрофильтры. Если размеры частиц лежат в диапазоне 4-8 мкм, то для очистки лучше применять циклоны с мокрой пленкой или скрубберы. Циклоны чаще всего используются для очистки от пыли с размерами частиц более 8 мкм».

Если нужно рассчитать эффективность очистки для каждой фракции пыли, то концентрация измеряется только по исследуемой фракции. Но поскольку частицы пыли имеют разнообразную форму (шарики, палочки, пластинки, иглы, волокна и т.д.), то для них понятие размера условно. В общем случае принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения, - седиментационным диаметром. Т.е.

Другие значимые характеристики пылеочистных устройств

Помимо эффективности очистки, при выборе пылеочистных устройств нужно учитывать и другие их характеристики. К их числу относят:

  • производительность устройства (единица измерения - куб. м/ч);
  • стоимость очистки воздуха (руб.);
  • энергоемкость, измеряется как расход электроэнергии, требуемый на очистку 1000 куб. м воздуха (кВт*ч);
  • скорость фильтрации (куб. м/кв. м);
  • аэродинамическое сопротивление (Па);
  • пылеёмкость (измеряется только для матерчатых и пористых фильтров), - количество пыли, повышающее сопротивление фильтра до определенной пороговой величины (г или кг).

Последние три показателя характеризуют главным образом фильтрующие устройства. Скорость фильтрации (ее еще называют нагрузкой по газу) рассчитывается, как отношение объемного расхода очищаемого газа к площади фильтрующей поверхности. Аэродинамическое сопротивление определяется как разность давлений газа на входе и на выходе в очистное устройство.

Предлагаем ознакомиться  Расчет скорости воздуха в воздуховоде по сечению: таблицы, формулы

Популярные модели

Фильтровальные агрегаты: все модели

В публикации использованы информационные материалы компании «Экофильтр».

Электрическая очистка воздуха: принцип работы

Принцип электрической очистки заключается в следующем: воздух с взвешенными частицами загрязнений (частицы пыли и/или дыма и/или тумана) пропускается со скоростью Vв.п. через межэлектродный промежуток, в котором поддерживается коронный разряд (в нашем случае положительный).

Частицы пыли сначала электрически заряжаются в поле коронного разряда (положительно), а затем притягиваются к отрицательно заряженным пластинчатым электродам за счет действия электрических сил.

Пористые (тканевые) фильтры

Принцип работы пористых фильтров состоит в пропускании потоков запыленных газов через материал, имеющий перегородки с небольшими зазорами. Твердые пылинки, диаметром больше сечения отверстий, улавливаются, а очищенный воздух движется дальше.

Виды перегородок

Улавливание пыли путем ионизации ее молекул. Воздействуя разрядами, коронирующие электроды заряжают молекулы пыли. В итоге ионы накапливаются на поверхностях пылевых частиц. Под влиянием электрического поля пыль притягивается к поверхностям осадительных электродов.

Заряжаются пылинки коронирующими разрядами двумя способами: в результате диффузии и путем бомбардировок ионами, которые движутся вдоль силовых линий. Первый вариант эффективен для частиц до 0,2 мкм. Второй — подходит для пыли диаметром от 0,5 мкм. Для пылинок 0,2–0,5 мкм результативны оба способы. Заряд частиц до 0,2 мкм пропорционален их сечению. Для жестких частиц от 0,5 мкм величина напряжения пропорциональна квадрату их сечения.

С учетом технологии отвода пыли, накапливаемой на электродах, фильтрующие агрегаты делятся на два виды:

  1. Сухие. Удаление твердых частиц путем встряхивания и последующего удаления пыли. Для нормальной работы установок поддерживается температура не ниже точки росы, чтобы предотвратить увлажнение и конденсат на корпусе, вызывающие коррозию и налипание.
  2. Мокрые. Пыль смывается орошающей водой. Температура запыленного воздуха не должна быть ниже точки росы. Допускается использование для очистки тумана или других газообразных сред повышенной влажности. Промывка электродов при этом не проводится. Влажные частицы с грязью сами стекают вниз.

Особенности

Сухие пылеуловители фото

Производительные электрофильтры рассчитаны на пылеочистку больших объемов воздуха температурой до 450 0С. Агрегаты эффективны для улавливания крошки 0,01–100 мкм. При этом расход электроэнергии на обработку 1 тысячи кубометров газа 0,36–1,8 МДж.

Результативность пылеочистки определяется типом твердых примесей, видом очищаемого газа, скоростью, размерами электрофильтров, другими параметрами. Максимальная эффективность улавливания достигается путем снижения динамики перемещения воздуха при одновременном повышении напряжения поля. Расходы на эксплуатацию и обслуживание аналогичных агрегатов, не превышают 3% общих затрат.

Наиболее эффективными в плане пылеочистки являются комбинированные установки. Лучшие результаты показывают системы трехступенчатой очистки. Сначала выполняется грубая обработка запыленного воздуха с помощью циклонов. Затем тонкая — с использованием скрубберов. В завершение проводится финальная доочистка с применением электрофильтров.

По мере удаления от коронирующего электрода по направлению вдоль пластин, значение напряженности поля снижается. Условно выделим в межэлектродном промежутке активную область, в пределах которой напряженность поля принимает существенные значения; за пределами этой области необходимые для электрической очистки процессы неэффективны из-за недостаточной напряженности.

Очевидно, что для достижения высоких показателей качества очистки необходимо, чтобы выполнялись условия:

  • каждая частица загрязнения должна достигнуть поверхности осадительного электрода;
  • каждая частица, достигнувшая осадительного электрода, должна надежно удерживаться на его поверхности до момента ее удаления при чистке.

Напрашивается предположение, что следующие меры должны приводить к повышению качества очистки:

  • увеличение скорости дрейфа W;
  • снижение скорости воздушного потока Vв.п.;
  • увеличение длины S осадительных электродов по ходу движения воздуха;
  • уменьшение межэлектродного расстояния L, что приведет к уменьшению расстояния A (которое необходимо преодолеть частице, чтобы достигнуть осадительного электрода).

Наибольший интерес, конечно, вызывает возможность повышения скорости дрейфа. Как было ранее отмечено, она в основном определяется величиной напряженности электрического поля и зарядом частицы, поэтому для обеспечения ее максимальных значений необходимо поддерживать интенсивный коронный разряд, а также обеспечить достаточное время пребывания (не менее 0,1с [2,3]) частицы в активной области промежутка (чтобы частица успела получить значительный заряд).

Способы очистки воздуха от пыли в квартире и в доме

Величина скорости воздушного потока (при постоянном размере активной области) определяет время пребывания частицы в активной области промежутка, и, следовательно, время, отпущенное на процесс зарядки и время, отпущенное на процесс дрейфа. Кроме того, чрезмерное увеличение скорости приводит [3] к возникновению явления вторичного уноса – к вырыванию осажденных частиц с осадительного электрода.

Предлагаем ознакомиться  Оптимальная влажность воздуха для детей

Выбор скорости потока является компромиссом, так как снижение скорости приводит к падению объемной производительности аппарата, а значительное увеличение – к резкому ухудшению качества очистки. Обычно скорость в электрофильтрах составляет [1,3] около 1 м/с (может находиться в пределах 0,5…2,5 м/с).

Аппараты с таким расположением электродов известны как многопольные электрофильтры [4] (в данном случае двухпольный электрофильтр) и применяются в промышленности для очистки больших объемов газов.

Аппараты с таким расположением электродов известны как многосекционные электрофильтры[4] (в данном случае двухсекционный) и применяются в промышленных установках. У данной конструкции увеличена протяженность коронирующего электрода, что может вызвать проблемы с выработкой токсичных газов.

Каждая поступившая в этот многосекционный многопольный электрофильтр частица успевала бы получить максимально возможный заряд, так как в аппарате обеспечивается активная область зарядки большой протяженности. Каждая заряженная частица достигала бы поверхности осадительного электрода, так как в аппарате обеспечена активная область осаждения большой протяженности и уменьшено расстояние, которое необходимо преодолеть частице, чтобы осесть на электроде.

Аппарат без труда справлялся бы и с высокой запыленностью воздуха. Но такая компоновка электродов из-за большой суммарной длины коронирующих электродов будет вырабатывать недопустимо большое количество токсичных газов. Поэтому подобная конструкция совершенно непригодна для использования в устройстве, предназначенном для очистки воздуха, который будет использоваться людьми для дыхания.

В начале статьи была рассмотрена электродная система, состоящая из двух параллельных пластин. Она обладает очень полезными свойствами в случае ее применения в бытовом электрофильтре:

  • электрический разряд в электродной системе не протекает (ионизационные процессы отсутствуют), поэтому токсичные газы не вырабатываются;
  • в межэлектродном пространстве образуется однородное электрическое поле, поэтому пробойная прочность межэлектродного промежутка выше, чем эквивалентного промежутка с коронирующим электродом.

Благодаря этим свойствам использование данной электродной системы в электрическом фильтре может обеспечить эффективное осаждение заряженных частиц без наработки вредных газов.

Процесс очистки воздуха в модифицированной электродной системе немного отличается – теперь он протекает в 2 стадии: сначала частица проходит коронирующий промежуток с неоднородным полем (активная область 1), где получает электрический заряд, затем поступает в промежуток с однородным электростатическим полем (активная область 2), который обеспечивает дрейф заряженной частицы к осадительному электроду.

Таким образом, можно выделить две зоны: зона зарядки (ионизатор) и зона осаждения (осадитель), поэтому данное решение и получило название — двухзонный электрофильтр [2,3]. Пробойная прочность межэлектродного промежутка осадительной зоны выше [1,2] пробойной прочности промежутка зоны зарядки, поэтому к ней приложено большее значение разности потенциалов U2, что обеспечивает большее значение напряженности электрического поля в этой зоне (активная область 2).

Заключение

В конечном счете, мы пришли к двухзонной электродной системе, обладающей высоким качеством очистки от взвешенных частиц, даже мелких, улавливание которых вызывает наибольшие трудности (низкая способность к зарядке и, следовательно, низкое значение скорости дрейфа) при низком уровне вырабатываемых токсичных газов (при условии использования положительной лавинной короны).

Конструкция имеет и недостатки: при высокой количественной концентрации пыли возникнет явление запирания короны, что может привести к значительному снижению эффективности очистки. Как правило, воздух жилых помещений не содержит такого количества загрязнений, поэтому такой проблемы возникнуть не должно.

По возможности в следующей части будут выложены материалы по конструкции и сборке в домашних условиях полноценного двухзонного электростатического очистителя воздуха.

Огромная благодарность Яне Жировой за предоставленную фотокамеру: без нее качество фото- и видеоматериалов было бы значительно хуже, а фото коронного разряда вообще бы отсутствовали.

Назаров Михаил.

, , ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и правилами нашего сайта.
Adblock detector