блок коронарного заряда что это
Что такое коронная обработка?
Как и зачем увеличивать адгезию материалов?
Как правило, пластики имеют химически инертные и непористые поверхности с низким поверхностным натяжением, что затрудняет образование связей с подложками, печатными красками, покрытиями и клеями. Среди различных пластиков самую низкую поверхностную энергию имеют полиэтилен и полипропилен, и именно эти два материала чаще всего подвергаются обработке для улучшения их адгезионных свойств.
Цель коронной обработки поверхности – увеличение адгезии для улучшения ее способности к образованию связей с растворителями, клеями, покрытиями и материалами для экструзионного покрытия. Чтобы поверхность хорошо смачивалась жидкостью, поверхностная энергия пластика должна быть выше поверхностного натяжения жидкости. Поверхностная энергия измеряется в динах на сантиметр. В идеале поверхностная энергия пластика должна быть на 7-10 дин/см выше, чем поверхностное натяжение растворителя или жидкости. Например, печатная краска с поверхностным натяжением 30 дин/см не может в достаточной мере смочить или соединиться с материалом, поверхностная энергия которого меньше 37 или 40 дин/см (см. Рис. 1).
Рис.1 
Согласно традиционному взгляду, предварительно обработанный материал не требует дополнительной встроенной системы обработки при использовании печатной краски на растворителях. Однако, многие полиграфические компании осознали, что включение станции коронной обработки поверхности в технологический процесс имеет несколько преимуществ. Эти компании получают пользу от встроенной в поток обработки поверхности за счет более сильной адгезии и смачивания печатной краской, устранения точечных пробелов в однотонных цветах и переходах цвета и более высокого качества печати в целом. Материалы с более высокой поверхностной энергией могут потребовать повторной обработки поверхности коронным разрядом, чтобы получить необходимую адгезию.
Рис.2 
Изображенный рисунок (Рис.2) был напечатан на основе, обработанной только с верхней стороны.
Увеличить адгезию позволяет один из четырех методов обработки поверхности:
Что такое обработка коронным разрядом?
Система обработки коронным разрядом предназначена для повышения поверхностной энергии полимерных пленок, фольги и бумаги с целью увеличения смачиваемости и адгезии к печатным краскам, покрытиям и клеям. В результате обработанный материал демонстрирует более высокие печатные и адгезионные свойства, а также более высокую прочность ламинирования. Система состоит из двух основных элементов:
Систему обработки коронным разрядом в самой простой форме можно сравнить с конденсатором (Рис. 3):
Рис.3 
Напряжение подается на верхнюю обкладку, в роли которой в случае системы обработки коронным разрядом выступает электрод. Диэлектрическая часть конденсатора в системе обработки коронным разрядом состоит из покрытия валика, воздуха и субстрата. Последний компонент, нижняя обкладка, здесь имеет форму заземленного валика. В системе обработки коронным разрядом нарастающее напряжение ионизирует воздух в воздушной прослойке, создавая коронный разряд, который повышает поверхностное натяжение субстрата, проходящего по заземленному валику.
Однако, поверхностная обработка не ограничивается этими двумя материалами и может использоваться для повышения адгезионных свойств практически всех пластиков, а также ряда других материалов.
Компания «Юман» представляет в России системы короной обработки поверхности Vetaphone Corona-Plus (Дания), которые рассчитана на высокую производительность, большие скорости, продолжительный срок службы, безопасность производства и простоту пользования для персонала, что позволяет увеличить адгезию материала.
В условиях резко неоднородных электромагнитных полей, на электродах с высокой кривизной наружных поверхностей, в некоторых ситуациях может начаться коронный разряд — самостоятельный электрический разряд в газе. В качестве острия, подходящей для данного явления формы, может выступать: острие, провод, угол, зубец и т. д.
Главное условие для начала разряда — вблизи острого края электрода должна присутствовать сравнительно более высокая напряженность электрического поля, чем на остальном пути между электродами, создающими разность потенциалов.
Для воздуха в нормальных условиях (при атмосферном давлении), предельное значение электрической напряженности составляет 30кВ/см, при такой напряженности на острие электрода уже появляется слабое свечение, напоминающее по форме корону. Вот почему разряд называется коронным разрядом.
Для такого разряда характерно протекание процессов ионизации только возле коронирующего электрода, при этом второй электрод может выглядеть вполне обычно, то есть без образования короны.
Коронные разряды можно наблюдать иногда и в природных условиях, например на верхушках деревьев, когда этому способствует картина распределения природного электрического поля (перед грозой или в метель).
Процесс формирования коронного разряда протекает следующим образом. Молекула воздуха случайно ионизируется, при этом вылетает электрон.
Электрон испытывает ускорение в электрическом поле возле острия, и достигает достаточной энергии, чтобы как только встретит на своем пути следующую молекулу — ионизировать и ее, и снова вылетает электрон. Число заряженных частиц, движущихся в электрическом поле возле острия, лавинообразно увеличивается.
Если острым коронирующим электродом является отрицательный электрод (катод), в этом случае корона будет называться отрицательной, и лавина электронов ионизации будет двигаться от коронирующего острия — в сторону положительного электрода. Образованию свободных электронов способствует термоэлектронная эмиссия на катоде.
Когда движущаяся от острия лавина электронов достигает той области, где напряженности электрического поля оказывается уже не достаточно для дальнейшей лавинной ионизации, электроны рекомбинируют с нейтральными молекулами воздуха, образуя отрицательные ионы, которые далее становятся носителями тока в наружной от короны области. Отрицательная корона имеет характерное ровное свечение.
В случае, когда источником короны является положительный электрод (анод), движение лавин электронов направлено к острию, а движение ионов — наружу от острия. Вторичные фотопроцессы возле положительно заряженного острия способствуют воспроизведению запускающих лавину электронов.
Вдали от острия, где напряженность электрического поля не достаточна для обеспечения лавинной ионизации, носителями тока остаются положительные ионы, движущиеся в сторону отрицательного электрода. Для положительной короны характерны стримеры, распускающиеся в разные стороны от острия, а при более высоком напряжении стримеры приобретают вид искровых каналов.
На проводах высоковольтных линий электропередач тоже возможна корона, причем здесь это явление приводит к потерям электроэнергии, которая в основном расходуется на движение заряженных частиц и частично на излучение.
Корона на проводах линий возникает в том случае, когда напряженность поля на них превосходит критическую величину.
Корона вызывает появление высших гармоник в кривой тока, которые могут резко усилить мешающее влияние линий электропередач на линии связи, и активной составляющей тока в линии, обусловленной движением и нейтрализацией объемных зарядов.
Если пренебречь падением напряжения в коронирующем слое, то можно принять, что радиус проводов, а следовательно, и емкость линии периодически увеличиваются, причем колебание этих величин происходит с частотой, в 2 раза большей, чем частота сети (период этих изменений заканчивается в течение полупериода рабочей частоты).
Так как на потерю энергии при короне в линии существенное влияние оказывают атмосферные явления, то при расчете потерь необходимо учитывать следующие основные виды погоды: хорошая погода, дождь, изморозь, снег.
Для борьбы с данным явлением, провода ЛЭП расщепляют на несколько штук, в зависимости от напряжения на линии, чтобы уменьшить локальные напряженности вблизи проводов, и предотвратить образование короны в принципе.
Благодаря расщеплению проводов уменьшается напряженность поля вследствие большей поверхности расщепленных проводов по сравнению с поверхностью одиночною провода того же сечения, причем заряд на расщепленных проводах увеличивается в меньшее число раз, чем поверхность проводов.
Меньшие радиусы проводов дают более медленный рост потерь на корону. Наименьшие потери на корону получаются, когда расстояние между проводами в фазе будет 10 — 20 см. Однако из-за опасности зарастания гололедом пучка проводов фазы, что вызовет резкое увеличение давления ветра на линию, расстояние принимают равным 40 — 50 см.
Кроме того на высоковольтных ЛЭП применяют антикоронные кольца, представляющие собой тороиды из проводящего материала, обычно металла, который прикреплен к терминалу или другой аппаратной части высоковольтного оборудования.
Роль коронирующего кольца заключается в распределении градиента электрического поля и понижении его максимальных значений ниже порога короны, таким образом коронный разряд предотвращается полностью, либо разрушительные эффекты разряда хотя бы переносятся от ценного оборудования — на кольцо.
Практическое применение коронный разряд находит в электростатических очистителях газов, а также для обнаружения трещин в изделиях. В копировальной технике — для заряда и разряда фотобарабанов, и для переноса красящего порошка на бумагу. Кроме того, при помощи коронного разряда можно определить давление внутри лампы накаливания (по размеру короны в одинаковых лампах).
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Зарядка порошковой краски в поле коронного разряда
Для зарядки порошка в поле коронного разряда между заземленным окрашиваемым изделием и зарядным электродом распылителя создается высоко неоднородное электрическое поле.
Таким образом пространство между изделием и зарядным электродом заряжается большим количеством заряженных молекул воздуха (ионов), в процессе напыления они присоединяются к частицам порошка, заряжая их.
Однако множество ионов остаются в свободном состоянии и не присоединяются к частицам порошка, они следуют по линиям электрического поля и устремляются к окрашиваемому изделию со скоростью во много раз превышающей скорость частиц порошка. (см. Иллюстрацию 5).
В том случае, когда поверхность изделия не является диэлектрической, заряд ионов просто стекает на землю не вредя технологическому процессу.
Но в тот момент, когда порошковое покрытие формируется, способность ионов свободно стекать уменьшается и они начинают формировать кумулятивный заряд на покрытии.
Накопление заряда приводит к «обратной ионизации» электрических разрядов внутри слоя, что приводит к значительному снижению эффективности депозиции частиц порошка и тем самым к ухудшению качества покрытия.
Если же изделие имеет слой диэлектрического покрытия (перекраска или многослойное покрытие), свободные ионы ограничивают возможность нанесения нового слоя за счет того, что заряжают поверхность изделия и тем самым отталкивают подлетающие частицы порошковой краски.
Одна из отличительных особенностей системы коронного разряда — эффект клетки Фарадея: влияние наружного поля коронного разряда на проникновение частиц порошка в труднодоступные участки поверхности окрашиваемого изделия. На иллюстрации №6 можно увидеть, что комбинация объемного заряда и поля коронного разряда создают вместе поле высокой интенсивности в местах краев углублений и выступов. Из-за этого поля происходит интенсивное осаждение частиц порошка в названных участках, что в какой-то момент может препятствовать проникновению порошка внутрь изделий.
Решение проблемы
Формирование излишнего количества свободных ионов являлось традиционной проблемой в процессе коронной зарядки порошковых красок. Однако, в 1994 году специалисты компании «Нордсон» создали технологию «Select Charge»,. которая позволила существенно повысить эффективность процесса и решить проблему прокраски труднодоступных участков изделий имеющих сложную форму.
Новая технология позволила контролировать количество свободных ионов, а также менять силу поля и динамику процесса зарядки, тем самым оптимизируя процесс нанесения покрытий и увеличив эффективность нанесения покрытия на изделия сложной формы. Также эта технология позволила замедлить процесс обратной ионизации, что повысило качество наносимых покрытий.
Новые технологии были воплощены в 1995 году на серии оборудования Sure-Coat (Иллюстрация 7), в которой впервые в индустрии были применены специальные режимы окраски для изделий различной формы, перекраса, работы с металликами.
Те самые режимы окраски, которые за последние 2-3 года были в той или иной степени и с разным успехом имитированы многими производителями систем порошковой окраски от Турции до Швейцарии.
ЭЛЕКТР О ТЕХНОЛОГИЯ
электронный учебно-методический комплекс
Лекция 7
 |
В сельскохозяйственном производстве применяют различные виды воздействия электрических полей на помещенные в них объекты: тепловое, силовое, биологическое. Использование теплового воздействия электрического поля рассматривалось в первой части настоящего пособия.
Действующим электрическим фактором, своего рода рабочим органом, в аппаратах ЭИТ являются так называемые сильные электрические поля, т. е. поля с напряженностью более 100 кВ/м. Как правило, применяют постоянные электрические поля: электростатическое и поле коронного разряда.
Объектом обработки в аппаратах ЭИТ является материал, представляющий собой совокупность отдельных частиц, размеры которых могут находиться в пределах от долей микрометра до десятка миллиметров и выше (пыль, порошок, семена, волокна и т.д.).
В основе процессов электронно-ионной технологии лежат четыре характерные стадии: подача материала, зарядка его частиц, движение заряженных частиц материала в электрическом поле, формирование готового продукта.
Сельскохозяйственная ЭИТ стала оформляться в самостоятельное направление электротехнологии начиная с 50-х годов в результате работ, проведенных в ЧИМЭСХ под руководством А. М. Басова.
В сельском хозяйстве при помощи электронно-ионной технологии частицы материалов могут разделяться (очистка и сортирование семян, отделение обрушенного проса, лузги от ядра подсолнечника, семян пшеницы от мешочков твердой головни и т. д.), осаждаться (очистка воздуха от пыли и микробов, различные виды аэрозольной обработки: нанесение ядохимиката на семена и растения, электроокраска и т. д.) и смешиваться (например, смешивание компонентов комбикормов). Технологические процессы разделения, осаждения и смешивания составляют основу и промышленной ЭИТ. Однако принципиальное отличие сельскохозяйственной ЭИТ состоит в том, что в сельском хозяйстве электрическим полем обрабатывают объекты, имеющие зачастую биологическую природу (например, семена, клубни картофеля, черенки, микробные тела и т. д.). На такие объекты электрическое поле оказывает не только силовое, но и биологическое действие.
Возможность биологического действия вытекает из того, что в комплекс факторов, под влиянием которых зарождалась и формировалась жизнь на Земле, входит и собственное электрическое поле Земли. В результате длительной эволюции живые организмы приобрели восприимчивость к электрическим воздействиям внешней среды. Это проявляется в том, что всякая живая клетка обладает электрическим потенциалом, изменяющимся в зависимости от внешних воздействий.
Уже длительное время в стадии исследований и разработки находятся многочисленные приемы воздействия электрическими полями на сельскохозяйственные биологические объекты для стимулирования или подавления жизнедеятельности последних. Из этих приемов наиболее изучены и получили наибольшее применение в опытно-производственном порядке предпосевная и предпосадочная обработка семенного материала и искусственная ионизация воздуха в сельскохозяйственных помещениях.
Прежде чем познакомиться с процессами сельскохозяйственной ЭИТ, рассмотрим используемые в них основные физические явления (коронный разряд, зарядка частиц, силовое действие электрических полей).
Коронным разрядом, или сокращенно короной, называют вид электрического разряда в газе (воздухе), возникающий в резко неоднородном поле, когда радиус кривизны одного или обоих электродов намного, меньше межэлектродного расстояния.
При относительно малом U сила тока I в цепи электродов практически равна нулю (рис. 7.1). Если повышать U, то при некотором его значении Uо напряженность электрического поля у поверхности провода достигает такого значения Eo, при котором у поверхности провода начинается ионизация воздуха. В остальной части межэлектродного промежутка напряженность электрического поля недостаточна для поддержания процесса ионизации. Электроны, движущиеся от отрицательно заряженного провода к плоскости, теряют скорость из-за резкого спада напряженности поля и «прилипают» к нейтральным молекулам, образуя отрицательные ионы.
Эти ионы движутся к плоскости, создавая ток короткого разряда. При дальнейшем повышении напряжения сила тока короны I увеличивается до тех пор, пока при некотором напряжении Uпроб не наступит пробой промежутка с переходом в дуговой или искровой разряд.
Таким образом, при униполярной короне практически все межэлектродное пространство заполнено ионами одного знака, совпадающего со знаком потенциала на коронирующем электроде.
Коронный разряд сопровождается образованием озона и оксидов азота, электромагнитным излучением в диапазоне от радиоволн до УФ-лучей и другими эффектами.
Некоторые типичные системы электродов для создания коронного разряда показаны на рисунке 7.1.
Рассмотрим расчет основных параметров униполярного коронного разряда для проволочных коронирующих электродов.
Начальную напряженность коронного разряда определяют по эмпирической формуле Пика:
 , | (7.1) |
Начальное напряжение, В, коронного разряда
Значения подвижности отрицательных ионов можно определять по кривым на рисунке 16.3. Подвижность положительных ионов в среднем на 20 % ниже подвижности отрицательных.
 , | (7.4) |
 , | (7.5) |
Зарядкой частиц называют сообщение им избыточного свободного электрического заряда. Основные способы зарядки частиц в электрических полях: ионная, зарядка на электроде в электростатическом поле, совмещение ионной зарядки с зарядкой на электроде.
Ионная зарядка осуществляется за счет осаждения на поверхности частицы ионов из объема газа, окружающего ее. Как правило, для ионной зарядки используют униполярный коронный разряд, поскольку он позволяет наиболее просто получать высокие концентрации ионов одинаковой полярности. Ионная зарядка в чистом виде происходит, если нет контакта частицы с электродами. Если частица материала оказывается в поле униполярного коронного разряда, то часть силовых линии поля пересекает поверхность частицы.
Ионы, движущиеся по этим силовым линиям, сталкиваются с частицей и остаются на ее поверхности, сообщая ей избыточный заряд того же знака, что и потенциал коронирующего электрода.
Частицы, обрабатываемые в аппаратах ЭИТ, во многих случаях имеют форму, близкую к двухосному эллипсойду (например, семена с/х культур и их засорителей). Для таких частиц Q max1 Кл, можно рассчитать по формулам:
при ориентации большой осью вдоль поля
 , | (7.6) |
а при ориентации большой осью поперек поля
 , | (7.7) |
Выражение для предельного заряда диэлектрической сферической частицы может быть получено из формулы (7.6) или (7.7), если учесть, что в данном случае a=b и d a = d b = 1/3
 , | (7.8) |
Заряд проводящих частиц может быть рассчитан по формулам (7.6), (7.7), (7.8).
Преимущества ионной зарядки заключаются в универсальности (можно заряжать частицы любых материалов: как проводящих, так и изоляционных) и в возможности заряжать частицы, взвешенные в потоке воздуха или газа.
Зарядка на электроде в электростатическом поле (контактная зарядка) осуществляется за счет перехода свободного заряда под действием поля с электрода на частицу или, наоборот, с частицы на электрод. При этом знак заряда частицы совпадает со знаком потенциала того электрода, на котором находится частица. Если этот электрод заземлен, зарядку иногда называют индукционной.
Для проводящей сферической частицы диаметром а, м, при условии, что переходное сопротивление в месте контакта частицы с электродом равно нулю, предельный заряд, Кл, при рассматриваемом способе зарядки
 , | (7.9) |
Непроводящие частицы на электроде в электростатическом поле практически не заряжаются.
Преимущества зарядки на электроде в электростатическом поле заключаются в относительно малом потреблении энергии и отсутствии побочных газообразных продуктов (озона и оксидов азота), свойственных коронному разряду.
Предельный заряд частицы при комбинированной зарядке
 , | (7.11) |
Здесь β=ρ э k/4ε 0 ; τ-постоянная времени зарядки частицы на электроде, с. Для полуэллипсоида, ориентированного большой полуосы вдоль поля:
Отрицательный либо положительный знак μ k свидетельствует о совпадении знака предельного заряда Q max3 со знаком потенциала соответственно некоронирующего либо коронирующего электрода.
Частицы материала могут подвергаться действию различных сил и момента электрической природы. Рассмотрим основные из них.
Сила Fк, Н, вызванная действием электрического поля на заряд частицы:
В аппаратах ЭИТ преимущественно применяют уни полярную корону отрицательного знака, так как при ней пробивное напряжение существенно выше, чем при положительной короне. За счет этого достигаются более высокие значения Е, Q max и в конечном счете Fк.
Сравнение силы, вызванной действием электрического поля на заряд частицы, с силой тяжести
Примечание. Данные таблицы получены расчетом при следующих условиях: частицы имеют предельный заряд Q max1 ; E=5∙10 5 В/м
Из таблицы следует, что при достаточно малых размерах частиц сила Fк соизмерима с силой F q и может даже значительно превосходить последнюю.
 , | (7.14) |
Знак «минус» означает, что сила F з направлена в сторону электрода.
Сила, Н, действующая на диэлектрическую сферическую частицу диаметром а в воздушной среде в неоднородном электрическом поле:
 | (7.15) |
Рассмотрев основные физические явления в аппаратах электронно-ионной технологии, перейдем к изучению конкретных процессов сельскохозяйственной ЭИТ.
Наибольший объем разработок в сельскохозяйственной ЭИТ выполнен по очистке и сортированию зерна и семян при помощи электрических полей.
В электросепараторах частицы материалов разделяются по совокупности физических, в том числе и электрических, свойств. Эта совокупность свойств называется признаком делимости. Он может быть регулируемым, если степень влияния входящих в него свойств на процесс разделения зависит от параметров режима сепаратора, и нерегулируемым, если такой зависимости нет. Кроме того, различают динамические признаки делимости, зависящие от времени нахождения частиц в электрическом поле, и статические, не зависящие от него.
Коронный барабанный сепаратор. Принцип электрической очистки и сортирования семян рассмотрим на примере коронного барабанного сепаратора (рис. 7.6,а). Семена из загрузочного бункера 3 поступают на поверхность заземленного вращающегося барабана 6 и оказываются в поле коронного разряда, где происходит их комбинированная зарядка (ионная зарядка + зарядка от барабана). Обычно электрическая проводимость семян кондиционной влажности настолько низка, что они получают заряд того же знака, что и потенциал коронирующего электрода.
Если частица не отрывается от барабана в его верхней части, она, оставаясь на нем, выходит из зоны поля и оказывается на нижней части барабана. Напряженность поля в этой части постепенно спадает до нуля, сила F к исчезает, а сила F g1 становится отрывающей. Заряд частицы на нижней части заземленного барабана постепенно стекает. Поэтому сила F з постепенно уменьшается.
Поскольку все перечисленные силы зависят от свойств семян, то семена с различными свойствами отрываются в разных точках барабана и попадают затем в разные секции приемного бункера 1.
Для вывода аналитического выражения признака делимости в коронном барабанном сепараторе примем следующие допущения: частицы имеют форму двухосного эллипсоида; они мгновенно получают предельный заряд Q max3 знака коронирующего электрода и затем сохраняют его в зоне поля неизменным; частицы имеют постоянную ориентировку большой осью поперек поля; частицы находятся в состоянии покоя относительно барабана, т.е. их скорость равна окружной скорости барабана; напряженность поля и объемная плотность электрического заряда у поверхности барабана под коронирующими электродами постоянны.
Частица при сделанных допущениях оторвется от барабана тогда, когда результирующая сила, нормальная к поверхности барабана, окажется равной нулю. Условие отрыва частицы в зоне поля коронного разряда записывается в виде
 , | (7.17) |
 , | (7.18) |
| F g =mg, | (7.19) |
Для частиц в форме двухосного эллипсоида
 , | (7.20) |
При расчете силы F 3 по формуле (16.14) для двухосного эллипсоида, лежащего на электроде малой осью нормально к поверхности, следует принимать h=b/4 [6]. В этом случае
 , | (7.21) |
 , | (7.22) |
 , | (7.23) |
представляет собой признак делимости для коронного барабанного сепаратора. При сделанных допущениях этот признак является статическим нерегулируемым.
Коронный барабанный сепаратор может быть использован для окончательной очистки семян зерновых, овощных культур, трав; удаления головневых примесей; обеспыливания семян; сортирования путем отделения травмированных, морозобойных, проросших семян и семян с пониженной массой.
Коронный транспортерный сепаратор. В этом сепараторе процесс разделения (рис. 7.6, б) во многом аналогичен процессу в барабанном сепараторе. Разница заключается лишь в том, что зоны зарядки и разрядки частиц значительно удлинены.
В зоне зарядки частицы уравнивают свою скорость со скоростью транспортерной ленты и получают предельный заряд. Вследствие этого значительно уменьшается сбивание одних частиц другими в цилиндрической части некоронирующего электрода и улучшается качество разделения по сравнению с коронным барабанным сепаратором.
Расширение зоны разрядки позволяет более четко проводить разделение семян по электрическим свойствам.
Транспортерный сепаратор можно использовать для очистки и сортирования семян зерновых и технических культур, а также семян трав. Он хорошо показал себя на сепарации крупы, отделении обрушенного проса. Но наилучшие результаты получены при очистке семян овощных культур, в частности лука-батуна.
Для очистки семян рекомендуется применять транспортерную ленту из металлической фильтровальной сетки, стальной ленты толщиной 0,2. 0,3 мм или из специальной электропроводящей ткани (ЭП, ПЭН). При сортировании семян можно использовать транспортерную ленту из непроводящего материала (бельтинг, техническая резина и др.), подкладывая под ленту заземленный металлический лист 8.
Наилучшие результаты в камерном сепараторе получают при очистке семян зерновых культур от легких примесей (пыль, полова, мелкая солома, семена легких сорняков), и особенно при очистке и сортировании по плотности и размеру семян трав и табака.
Решетный электросепаратор разработан в ЧИМЭСХ. В нем используется наложение электростатического поля на плоские сортировальные решета с круглыми отверстиями.
Под действием ориентирующего момента семена стремятся установиться длинной осью вдоль поля, т.е. перпендикулярно плоскости решета, что увеличивает вероятность прохождения их через отверстия. Вследствие этого может быть увеличена подача семян на решето. Дополнительный положительный эффект может быть получен за счет различия ориентирующего момента у частиц с различными свойствами.
Электроаэродинамические сепараторы. Благодаря целенаправленной ориентации семян электрическим полем можно повысить качество их сепарации и в вертикальном воздушном потоке. На данном принципе и работают электроаэродинамические сепараторы.
Аэрозолями называют системы, состоящие из твердых или жидких частиц, взвешенных в газообразной среде. Размер аэрозольных частиц примерно от 1 нм до долей миллиметра.
При переводе веществ и материалов в аэрозольное состояние площадь их поверхности в расчете на единицу массы значительно увеличивается. Поэтому аэрозоли обладают повышенной физико-химической активностью.
В сельском хозяйстве аэрозоли используют для борьбы с вредителями и болезнями культурных растений (обработка ядохимикатами растений и семян); дезинфекции и дезинсекции помещений; профилактики и лечения животных и птиц; окраски изделий в ремонтном производстве.
Во многих случаях эффективность аэрозольной обработки можно существенно повысить, если использовать униполярные электроаэрозоли, т. е. аэрозоли, частицы которых имеют избыточный электрический заряд одного знака.
Для электроаэрозольной обработки используют аэрозольный генератор, состоящий из распылителя с зарядным устройством и источника высокого напряжения. В генераторах электроаэрозоля применяют в основном два способа зарядки аэрозольных частиц: ионную и зарядку на электроде в электростатическом поле.
В генераторах с ионной зарядкой струя аэрозоля, созданная обычным распылителем, проходит далее через зарядное устройство с униполярным коронным разрядом.
В генераторах с зарядкой частиц на электроде в электростатическом поле процессы образования аэрозоля и его зарядки совмещены во времени и в пространстве. Например, в центробежном распылителе электроаэрозоля (рис. 7.7) проводящая жидкость непрерывно вытекает тонкой струей из иглы 2 шприца 3 и поступает в центр вращающегося заземленного конуса 6. Жидкость, растекаясь по его поверхности в виде тонкой пленки 5, движется под действием центробежных сил к периферии конуса 6, срывается с его кромки и при этом распадается на мелкие капли 4. Вместе с конусом 6 вращается высоковольтный конический электрод 1, индуцирующий на поверхности пленки электрические заряды, которые уносятся образующимися капельками. Противоположные по знаку заряды уходят через конус 6 в землю.
Обычный аэрозоль осаждается на обрабатываемый объект под действием силы тяжести, инерционных сил, броуновского движения и других явлений. Электроаэрозоль осаждается, кроме того, еще и под действием электрических сил, которые могут быть более значительными, чем названные силы неэлектрического происхождения.
Действие электрических сил увеличивает количество материала, осевшего на объект, повышает равномерность его осаждения, способствует лучшему удержанию осевших частиц на поверхности объекта. Все это дает возможность достигнуть того же технологического эффекта при существенно меньшем расходе материала, чем при использовании незаряженного аэрозоля.
Для электроокраски в условиях ремонтного производства наиболее целесообразно использовать передвижные установки с ручными электрораспылителями: УЭРЦ, УГЭР, УРЭГ и др. Их потребляемая мощность не более 250 Вт.
Применение электрофильтров для очистки воздуха от пыли и микробов. Принцип действия электрофильтра основан на том, что очищаемый газ или воздух пропускают через поле униполярного коронного разряда. Взвешенные в газе или воздухе частицы (пыли, дыма, тумана и т.п.) заряжаются за счет ионной зарядки и под действием электрических сил осаждаются на электродах.
Преимущества электрофильтров: низкое аэродинамическое сопротивление; улавливание частиц в широком диапазоне размеров (от сотен до долей мкм); удобство автоматизации; возможность комплексной обработки воздуха (очистки, ионизации и создания регулируемых концентраций озона).
Малогабаритные электрофильтры, используемые внутри птицеводческих (животноводческих) помещений, снабжают собственными вентиляторами. В этом случае электрофильтры работают в режиме рециркуляции; забирают воздух из помещения, комплексно обрабатывают его и выбрасывают обратно в то же помещение. Например, при использовании по данной схеме электрофильтра, разработанного в ЧИМЭСХ, в инкубационном шкафу снижается концентрация пыли на 70 %, воздух насыщается ионами и озоном (концентрация их составила соответственно 5o10 3 1/см 3 и 1,7 мг/м 3 ) и в конечном счете повышается выводимость цыплят на 6 %. Сходные положительные результаты получены и ВИЭСХом при электрофильтрации воздуха в птичниках.
Использование электрических явлений в сыпучих средах. При помощи электрического поля можно управлять расходом сыпучих материалов, смешивать и дозировать их. На этом принципе создан, например, гравитационный питатель мелких семян. В питателе семенной материал из бункера поступает в пространстве между электродами, к которым приложено напряжение от высоковольтного источника. Семена ориентируются вдоль поля. При этом за счет взаимодействия поляризационных зарядов образуются цепочки из ориентированных семян, которые тянутся от одного электрода до другого. Ориентация частиц и образование цепочек увеличивают внутреннее трение в объеме сыпучего материала. Поэтому с увеличением приложенного напряжения расход семян через щель между электродами уменьшается до полного прекращения истечения. Достоинство этого метода заключается в легкости управления малыми расходами. Например, для семян табака расход обеспечивается в диапазоне 0,6. 1,6 г/с (на 1 м длины щели).
Под действием различных физических факторов (радиоактивного излучения веществ, находящихся в воздухе, почве, воде и т. д.; космических лучей и др.) в атмосфере непрерывно происходит естественная ионизация воздуха. В зависимости от подвижности атмосферные ионы условно можно разделить на две группы: легкие ( k > 0,1. 0,5 см 2 /В∙с) и тяжелые ( k 2 /(Вoс).
Легким ионом называют ионизированную молекулу, окруженную группой нейтральных молекул водяного пара. Тяжелый ион представляет собой аэрозольную частицу (пылинку, капельку влаги, микробное тело и т. п.), несущую электрический заряд. В чистом воздухе у поверхности Земли в 1 см 3 содержится до 500. 1000 легких ионов и до нескольких тысяч тяжелых каждого знака.
Установлено, что легкие отрицательные ионы в определенных дозировках благоприятно влияют на людей и животных, в то время как для легких положительных ионов такое действие не характерно. Тяжелые ионы, прежде всего положительные, являются физиологически неблагоприятным фактором.
В закрытых обитаемых помещениях, в том числе животноводческих и птицеводческих, ионный состав воздуха может быть существенно искажен по сравнению с ионным составом наружного воздуха. Это объясняется следующим. Живые организмы выдыхают большое количество тяжелых ионов, поэтому концентрация последних внутри обитаемого помещения бывает обычно намного выше, чем снаружи. Легкие ионы наружного воздуха частично осаждаются в элементах приточной вентиляционной системы (калорифере, вентиляторе, воздуховодах и пр.) и теряются внутри помещения на образование тяжелых ионов, а также за счет рекомбинации и осаждения на внутренних поверхностях помещения и вследствие вдыхания их обитателями помещения. В результате концентрация легких ионов внутри помещения снижается до некоторого несократимого минимума, обусловленного действием радиоактивного распада строительных материалов (штукатурки, бетона, керамзита и т.п.).
При длительном пребывании животных и птиц в воздухе с искаженным ионным составом снижается их сопротивляемость к заболеваниям и уменьшается продуктивность. Ослабить или даже полностью исключить эти нежелательные явления можно, искусственно насыщая воздух помещения легкими отрицательными ионами. В 20-х годах А. Л. Чижевский впервые обосновал необходимость искусственной ионизации воздуха (аэроионизации) в помещениях.
Аэроионизация (АИ) при оптимальных дозировках способна усиливать в организме животных и птиц окислительно-восстановительные и обменные процессы, увеличивать легочный газообмен и активность ферментов, повышать защитные функции.
Режимы искусственной ионизации воздуха в птицеводческих и животноводческих помещениях
Ведутся исследования по применению аэроионизации в картофеле-, овоще- и фруктохранилищах для повышения качества и сроков хранения сельскохозяйственной продукции.
Искусственную ионизацию воздуха осуществляют при помощи устройств, называемых аэроионизаторами. Для сельскохозяйственных помещений наиболее приемлемы коронные аэроионизаторы, в которых используется униполярный коронный разряд.
Применяют разнообразные конструкции коронных аэроионизаторов, различающиеся типом коронирующих электродов (проволочные, игольчатые и др.) и местом их размещения (в приточных воздуховодах либо непосредственно внутри помещения).
Аэроионизатор с коронирующими электродами, расположенными внутри помещения, можно проектировать в такой последовательности.
3. Определить общую силу тока всех коронирующих электродов в данном помещении, А:
4. Рассчитать удельную (на единицу длины коронирующего электрода) силу тока короны, А/м:
где l-общая длина коронирующих электродов аэроионизатора, м.
Коронирующие электроды при открытом размещении необходимо устанавливать на безопасном расстоянии от людей, животных и технологического оборудования.
Перспективным подходом к технической реализации АИ в животноводческих и птицеводческих помещениях является создание установок комплексного действия, осуществляющих АИ в сочетании с ИК-обогревом, видимым и УФ-излучением.
Для измерения концентрации ионов наиболее широко используют приборы (счетчики ионов) аспирационного типа: САИ ТГУ-70,UТ-6914, АСИ-1 и др. В этих приборах воздух, концентрацию ионов в котором надо измерить, прогоняется вентилятором через конденсатор. К обкладкам конденсатора приложено постоянное напряжение. Ионы, пролетающие через конденсатор, притягиваются к собирающей обкладке, знак которой противоположен знаку ионов. Сила тока в цепи собирающей обкладки конденсатора оказывается пропорциональной концентрации ионов.
Для получения высокого напряжения постоянного тока в установках электронно-ионной технологи применяют в основном два типа источников питания: высоковольтные выпрямители и каскадные схемы (схемы умножения напряжения).
В высоковольтных выпрямителях переменное напряжение повышается трансформатором до нужного уровня и затем выпрямляется. В простейшем случае трансформации подвергается сетевое напряжение промышленной частоты. Перспективным является питание трансформатора на промежуточной повышенной частоте. При этом питание на первичную обмотку повышающего трансформатора подается не непосредственно от сети, а через преобразователь переменного напряжения промышленной частоты в переменное напряжение повышенной частоты (обычно сотни и тысячи Гц). Благодаря повышению частоты можно уменьшить площадь поперечного сечения сердечника и длину проводов обмотки, т. е. в конечном счете, снизить габариты и массу трансформатора. Для выпрямления однофазного тока наиболее распространены однополупериодная и двухполупериодная мостовая схемы.
Принцип действия каскадных схем (схем умножения) основан на том, что на нагрузку разряжаются последовательно включенные конденсаторы, каждый из которых заряжен от выпрямителя до сравнительно небольшого напряжения.
Преимущество каскадных схем (схем умножения) заключается в том, что они позволяют получить на выходе достаточно высокое напряжение при использовании вентилей с относительно низким допустимым обратным напряжением и трансформатора со сравнительно малыми (из-за уменьшенного коэффициента трансформации) габаритами и массой. Основной недостаток этих схем, усугубляющийся с ростом числа ступеней,- значительное снижение выпрямленного напряжения при увеличении силы тока нагрузки.
Чтобы предотвратить возможное поражение персонала током при эксплуатации установок ЭИТ, все высоковольтное оборудование должно быть ограждено либо поднято на безопасную высоту. Корпус установки должен быть заземлен. Установка должна иметь следующую защитную аппаратуру.
1. Ограничительный резистор, включаемый последовательно в цепь высоковольтных электродов установки для снижения до безопасного значения силы тока I б в высоковольтной цепи в случае прикосновения человека к электродам, а также при коротком замыкании. В качестве ограничительного используют один или несколько последовательно соединенных высоковольтных резисторов, например типа КЭВ. Сопротивление ограничительного резистора находят из условия
 , | (7.27) |
2. Автоматический (т.е. срабатывающий без участия человека) разрядник для снятия остаточного заряда с электродов после отключения установки. Кроме того, в установках полезно предусматривать наличие ручной изолирующей штанги для наложения заземления.
В установке должны иметься дверная блокировка, не позволяющая включать высокое напряжение при открытых дверцах корпуса, а также сигнализация о подаче высокого напряжения на электроды.
1. Из каких элементов состоит электрическая изгородь и каков принцип её работы?
2. Когда и с какой целью применяют ждущий режим работы генератора импульсов?
3. Почему высокое напряжение в импульсе (6…9 кВ) не опасно для жизни животных?
4. Каково допустимое количество электричества в импульсе для животных?
5. Объясните работу генератора импульсов в автоматическом режиме.
6. Как регулируют частоту и силу импульса?
7. Расскажите, как работает генератор импульсов в ждущем режиме.
8. Как определяют энергию и силу импульса?
9. Техника безопасности при эксплуатации ЭИ.
10. Посредством каких устройств на схеме обеспечивается постоянная частота импульсов?
|
|
|
|
© ФГОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет, 2006
© Центр дистанционного обучения КрасГАУ, 2006