Elektrostatik filtreler — cihaz, çalışma prensibi, uygulama alanları

Temiz hava soluma yeteneği fizyolojik ihtiyacımızdır, sağlık ve uzun ömür garantisidir. Ancak güçlü modern sanayi kuruluşları, insanlar için tehlikeli olan endüstriyel emisyonlarla çevreyi ve atmosferi kirletmektedir.

İşletmelerde teknolojik süreçler sırasında hava saflığının sağlanması ve günlük yaşamda havadaki zararlı safsızlıkların giderilmesi - bunlar elektrostatik filtrelerin gerçekleştirdiği görevlerdir.

Bu tür ilk tasarım 1907'de ABD patenti No. 895729'da tescil edildi. Yazarı Frederick Cottrell, askıda kalan parçacıkları gaz halindeki ortamdan ayırmak için yöntemler araştırmakla meşguldü.

Bunun için, pozitif ve negatif potansiyellere sahip elektrotlardan ince katı safsızlıklar içeren gazlı karışımları geçirerek elektrostatik alanın temel yasalarının eylemini kullandı. Toz parçacıkları ile zıt yüklü iyonlar elektrotlara çekilir, üzerlerine yerleşir ve aynı isimdeki iyonlar itilir.

Bu gelişme, modern elektrostatik filtrelerin oluşturulması için bir prototip görevi gördü.

Bir doğru akım kaynağından gelen zıt işaretlerin potansiyelleri, ayrı bölümler halinde birleştirilmiş ve aralarına metal filaman ızgaralar yerleştirilmiş katmanlı levha elektrotlara (genellikle «çökelme» terimi ile anılır) uygulanır.

Ev aletlerinde ağ ile plakalar arasındaki voltajın büyüklüğü birkaç kilovolttur. Endüstriyel tesislerde çalışan filtreler için büyüklük sırasına göre artırılabilir.

Bu elektrotlar sayesinde fanlar, özel kanallardan mekanik safsızlıklar ve bakteri içeren bir hava veya gaz akışı geçirir.

Yüksek voltajın etkisi altında güçlü bir elektrik alanı oluşur ve yüzey korona deşarjı filamentlerden (korona elektrotları) akar. Bu, anyonların (+) ve katyonların (-) salınmasıyla elektrotlara bitişik havanın iyonlaşmasına yol açar, bir iyonik akım oluşturulur.

Elektrostatik alanın etkisi altında negatif yüklü iyonlar, aynı anda safsızlık sayaçlarını yükleyerek toplama elektrotlarına hareket eder. Bu yükler, toplama elektrotlarında toz birikmesine neden olan elektrostatik kuvvetler tarafından etkilenmektedir. Bu sayede filtreden geçen hava arıtılmış olur.

Filtre çalışırken elektrotları üzerindeki toz tabakası sürekli artmaktadır. Periyodik olarak çıkarılmalıdır. Ev yapıları için bu işlem manuel olarak gerçekleştirilir. Güçlü üretim tesislerinde, çökeltme elektrotları ve korona, kirleticileri bertaraf edilmek üzere çıkarılacağı özel bir hazneye yönlendirmek için mekanik olarak sallanır.

Endüstriyel elektrostatik çöktürücü tasarım özellikleri

Gövdesinin detayları beton bloklardan veya metal yapılardan yapılabilir.

Kirli havanın girişine ve arıtılmış havanın çıkışına, hava kütlelerini elektrotlar arasında en uygun şekilde yönlendiren gaz dağıtım ızgaraları monte edilir.

Toz toplama, genellikle düz tabanlı ve sıyırıcı konveyör ile donatılmış silolarda gerçekleşir. Toz toplayıcılar şu şekilde üretilir:

• tepsiler;

• Ters piramit;

• kesik koni

Elektrot çalkalama mekanizmaları düşen çekiç prensibi ile çalışır. Plakaların altına veya üstüne yerleştirilebilirler. Bu cihazların çalışması, elektrotların temizlenmesini önemli ölçüde hızlandırır. En iyi sonuçlar, her çekicin farklı bir elektrot üzerinde hareket ettiği tasarımlarla elde edilir.

Yüksek voltajlı bir korona deşarjı oluşturmak için, endüstriyel bir frekans ağından çalışan doğrultuculu standart transformatörler veya onlarca kilohertzlik özel yüksek frekanslı cihazlar kullanılır. Mikroişlemci kontrol sistemleri çalışmalarında yer almaktadır.

Farklı deşarj elektrot türleri arasında, paslanmaz çelik spiraller optimum filaman gerilimi için en iyi sonucu verir. Diğer tüm modellerden daha az kirlidirler.

Toplayıcı elektrotların özel profilli plakalar şeklindeki yapıları, yüzey yüklerinin üniform dağılımı için oluşturulan bölümlerde birleştirilir.

Son derece toksik aerosolleri yakalamak için endüstriyel filtreler

Bu tür cihazların çalışma şemalarından birinin bir örneği fotoğrafta gösterilmiştir.

Bu yapılar, katı safsızlıklar veya aerosol buharları ile kirlenmiş iki aşamalı bir hava temizleme bölgesi kullanır.En büyük parçacıklar ön filtrede biriktirilir.

Akı daha sonra bir korona teli ve zemin plakaları ile bir iyonlaştırıcıya yönlendirilir. Yüksek voltaj ünitesinden elektrotlara yaklaşık 12 kilovolt verilir.

Sonuç olarak, bir korona deşarjı meydana gelir ve kirlilik parçacıkları yüklenir. Üflenen hava karışımı, zararlı maddelerin topraklanmış plakalar üzerinde yoğunlaştığı bir çöktürücüden geçer.

Çöktürücüden sonra bulunan bir son filtre kalan çökelmemiş parçacıkları yakalar. Kimyasal kartuş ayrıca havayı kalan karbondioksit ve diğer gazlardan temizler.

Plakalara uygulanan aerosoller, yerçekimi etkisi altında basitçe şafttan aşağı akar.

Endüstriyel elektrostatik çöktürücülerin uygulamaları

Kirli havanın arıtılması şu alanlarda kullanılır:

• Kömürle çalışan elektrik santralleri;

• akaryakıt üretimi için yerler;

• atık yakma tesisleri;

• kimyasal geri kazanım için endüstriyel kazanlar;

• endüstriyel kireç taşı fırınları;

• biyokütle yakmak için teknolojik kazanlar;

• demirli metalurji işletmeleri;

• demir dışı metallerin üretimi;

• çimento endüstrisinin siteleri;

• tarım işletmeleri ve diğer endüstriler.

Kirlenmiş bir ortamı temizleme olanakları

Çeşitli zararlı maddeler içeren güçlü endüstriyel elektrostatik filtrelerin çalışma şemaları şemada gösterilmiştir.

Ev cihazlarında filtre yapılarının özellikleri

Konutlarda hava temizleme yapılır:

• klimalar;

• iyonlaştırıcılar.

Klimanın çalışma prensibi fotoğrafta gösterilmiştir.

Kirli hava, fanlar tarafından elektrotlara yaklaşık 5 kilovoltluk bir voltaj uygulanarak sürülür. Hava akımındaki mikroplar, akarlar, virüsler, bakteriler ölür ve kirlilik parçacıkları yüklenerek toz toplama elektrotlarına uçar ve üzerlerine yerleşir.

Aynı zamanda hava iyonize olur ve ozon açığa çıkar. En güçlü doğal oksitleyiciler kategorisine ait olduğu için klimadaki tüm canlı organizmalar yok edilir.

Havadaki normatif ozon konsantrasyonunun aşılması, sıhhi ve hijyenik standartlara göre kabul edilemez. Bu gösterge, klima üreticilerinin denetim otoriteleri tarafından yakından izlenmektedir.

Bir ev tipi iyonlaştırıcının özellikleri

Modern iyonlaştırıcıların prototipi, hapishanede en ağır ağır işçilikten ve kötü tutukluluk koşullarından bitkin düşen insanların sağlığını iyileştirmek için yarattığı Sovyet bilim adamı Alexander Leonidovich Chizhevsky'nin gelişimidir.

Aydınlatma avizesi yerine tavandan sarkıtılan bir kaynağın elektrotlarına yüksek voltaj voltajı uygulanması nedeniyle sağlıklı katyonların salınmasıyla havada iyonlaşma meydana gelir. Bunlara "hava iyonları" veya "hava vitaminleri" deniyordu.

Katyonlar zayıflamış vücuda hayati enerji verir ve açığa çıkan ozon hastalık yapıcı mikrop ve bakterileri öldürür.

Modern iyonlaştırıcılar, ilk tasarımlarda olan birçok eksiklikten yoksundur. Özellikle, ozon konsantrasyonu artık katı bir şekilde sınırlandırılmıştır, yüksek voltajlı bir elektromanyetik alanın etkisini azaltmak için önlemler alınmıştır ve çift kutuplu iyonizasyon cihazları kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, birçok insanın, iyonlaştırıcıların ve ozonatörlerin (maksimum miktarda ozon üretimi) amacını hala karıştırdığını ve ikincisini sağlıklarına büyük ölçüde zarar veren başka amaçlar için kullandığını belirtmekte fayda var.

İyonlaştırıcılar çalışma prensibi gereği klimaların tüm fonksiyonlarını yerine getirmezler ve havayı tozdan arındırmazlar.