4.1. Основные параметры процесса электрической фильтрации газов 4

Зарядка частицы может происходить до тех пор, пока к ней присоединяются ионы. Но с увеличением времени зарядки и числа ионов, осевших на частице, возрастает напряженность поля, создаваемая заряжающейся частицей и направленная навстречу основному внешнему полю. В результате этого скорость движения очередных ионов уменьшается, т. е. уменьшается скорость зарядки частицы. Когда напряженность поля от заряженной частицы станет равна напряженности внешнего поля, скорость движения ионов к частице под действием внешнего поля упадет до нуля, т. е. частица перестанет получать новые ионы, перестанет заряжаться. В этот момент частица имеет предельный заряд.

При определении предельного заряда для диэлектрических частиц полагают, что избыточный заряд распределен по поверхности частицы равномерно, как на проводнике. Такое допущение справедливо, поскольку неравномерное распределение заряда по поверхности приводит к вращению частицы и выравниванию заряда. В этом случае формула для расчета кинетической энергии зарядки диэлектрических сферических частиц имеет вид:

где kп - подвижность ионов, м2/(В∙с); ε - относительная диэлектрическая проницаемость вещества; n - число элементарных зарядов; εB - диэлектрическая постоянная, 8,85∙10-12 Ф/м; τ - время, с; e - заряд частицы, эВ; E - напряженность электрического поля, кВ/см.

Если принять для концентрации ионов типичное для полей коронного разряда значение kи = 1014 ионов/м3, то получим, что за время, равное 10-3, 10-2 и 10-1 с, частица приобретает заряд, равный соответственно 8, 45 и 90 % своего предельного значения [24]. Для большинства промышленных пылей при обычных условиях коронного разряда в электрофильтрах более 99 % заряда приобретается частицами, подлежащими улавливанию, за 1 с.