Filtros eletrostáticos — dispositivo, princípio de operação, áreas de aplicação

A capacidade de respirar ar puro é nossa necessidade fisiológica, garantia de saúde e longevidade. No entanto, poderosas empresas industriais modernas poluem o meio ambiente e a atmosfera com emissões industriais que são perigosas para os seres humanos.

Garantir a pureza do ar durante os processos tecnológicos nas empresas e remover as impurezas nocivas no dia a dia - essas são as tarefas que os filtros eletrostáticos realizam.

O primeiro desses projetos foi registrado na patente dos EUA nº 895729 em 1907. Seu autor, Frederick Cottrell, estava envolvido na pesquisa de métodos para separar partículas suspensas de meios gasosos.

Para isso, utilizou a ação das leis básicas do campo eletrostático, passando misturas gasosas com finas impurezas sólidas por eletrodos com potenciais positivos e negativos. Íons com cargas opostas com partículas de poeira são atraídos para os eletrodos, depositam-se sobre eles e os íons com o mesmo nome são repelidos.

Este desenvolvimento serviu de protótipo para a criação de filtros eletrostáticos modernos.

Os potenciais de sinais opostos de uma fonte de corrente contínua são aplicados a eletrodos de folha lamelar (comumente referidos pelo termo «precipitação») montados em seções separadas e colocados entre eles grades de filamentos metálicos.

A magnitude da tensão entre a rede e as placas em eletrodomésticos é de vários quilovolts. Para filtros que operam em instalações industriais, pode ser aumentado em uma ordem de grandeza.

Por meio desses eletrodos, os ventiladores passam por dutos especiais um fluxo de ar ou gases contendo impurezas mecânicas e bactérias.

Sob a influência de alta tensão, um forte campo elétrico é formado e a descarga corona da superfície flui dos filamentos (eletrodos corona). Isso leva à ionização do ar adjacente aos eletrodos com a liberação de ânions (+) e cátions (-), uma corrente iônica é criada.

Os íons com carga negativa sob a ação de um campo eletrostático se movem para os eletrodos coletores, carregando simultaneamente os contadores de impurezas. Essas cargas são influenciadas por forças eletrostáticas que criam um acúmulo de poeira nos eletrodos coletores. Desta forma, o ar conduzido através do filtro é purificado.

Quando o filtro está funcionando, a camada de poeira em seus eletrodos aumenta constantemente. Periodicamente deve ser removido. Para estruturas domésticas, esta operação é realizada manualmente. Em plantas de produção potentes, os eletrodos de decantação e a coroa são agitados mecanicamente para direcionar os poluentes para um funil especial, de onde são removidos para descarte.

Recursos de design de precipitador eletrostático industrial

Os detalhes de seu corpo podem ser feitos de blocos de concreto ou estruturas metálicas.

Telas de distribuição de gás são instaladas na entrada do ar poluído e na saída do ar purificado, que direcionam de maneira ideal as massas de ar entre os eletrodos.

A coleta de poeira ocorre em silos, que geralmente são de fundo plano e equipados com um transportador raspador. Os coletores de pó são produzidos na forma de:

• bandejas;

• pirâmide invertida;

• cone truncado.

Mecanismos de agitação de eletrodo funcionam com base no princípio de um martelo caindo. Eles podem estar localizados abaixo ou acima das placas. A operação desses dispositivos acelera significativamente a limpeza dos eletrodos. Os melhores resultados são obtidos com projetos em que cada martelo atua em um eletrodo diferente.

Para criar uma descarga corona de alta tensão, são utilizados transformadores padrão com retificadores operando em uma rede de frequência industrial ou dispositivos especiais de alta frequência de várias dezenas de kilohertz. Os sistemas de controle do microprocessador estão envolvidos em seu trabalho.

Entre os diferentes tipos de eletrodos de descarga, as espirais de aço inoxidável funcionam melhor para uma tensão de filamento ideal. Eles são menos poluídos do que todos os outros modelos.

As construções dos eletrodos coletores na forma de placas com perfil especial são combinadas em seções criadas para distribuição uniforme de cargas de superfície.

Filtros industriais para captura de aerossóis altamente tóxicos

Um exemplo de um dos esquemas de operação de tais dispositivos é mostrado na foto.

Essas estruturas usam uma zona de purificação de ar de dois estágios contaminada com impurezas sólidas ou vapores de aerossol.As partículas maiores são depositadas no pré-filtro.

O fluxo é então direcionado para um ionizador com um fio corona e placas de aterramento. Cerca de 12 quilovolts são fornecidos da unidade de alta tensão para os eletrodos.

Como resultado, ocorre uma descarga corona e as partículas de impureza ficam carregadas. A mistura de ar soprado passa por um precipitador, no qual as substâncias nocivas são concentradas em placas aterradas.

Um pós-filtro localizado após o precipitador captura as partículas instáveis ​​remanescentes. O cartucho químico também limpa o ar das impurezas remanescentes de dióxido de carbono e outros gases.

Os aerossóis aplicados às placas simplesmente fluem pelo eixo sob a influência da gravidade.

Aplicações de precipitadores eletrostáticos industriais

A purificação do ar poluído é usada em:

• usinas de energia movidas a carvão;

• locais de produção de óleo combustível;

• instalações de incineração de resíduos;

• caldeiras industriais para recuperação química;

• fornos industriais de calcário;

• caldeiras tecnológicas para queima de biomassa;

• empresas de metalurgia ferrosa;

• produção de metais não ferrosos;

• sites da indústria de cimento;

• empresas agrícolas e outras indústrias.

Possibilidades de limpeza de um ambiente contaminado

Os diagramas de operação de poderosos filtros eletrostáticos industriais com várias substâncias nocivas são mostrados no diagrama.

Características das estruturas de filtro em aparelhos domésticos

A purificação do ar em instalações residenciais é realizada:

• ar condicionado;

• ionizadores.

O princípio de funcionamento do ar condicionado é mostrado na foto.

O ar contaminado é conduzido pelos ventiladores através dos eletrodos com uma tensão de cerca de 5 quilovolts aplicada a eles. Micróbios, ácaros, vírus, bactérias no fluxo de ar morrem e as partículas de impureza, sendo carregadas, voam para os eletrodos de coleta de poeira e se depositam neles.

Ao mesmo tempo, o ar é ionizado e o ozônio é liberado. Por pertencer à categoria dos oxidantes naturais mais fortes, todos os organismos vivos do ar condicionado são destruídos.

Exceder a concentração normativa de ozônio no ar é inadmissível de acordo com as normas sanitárias e higiênicas. Este indicador é monitorado de perto pelas autoridades de supervisão dos fabricantes de ar condicionado.

Características de um ionizador doméstico

O protótipo dos ionizadores modernos é o desenvolvimento do cientista soviético Alexander Leonidovich Chizhevsky, que ele criou para restaurar a saúde de pessoas exaustas na prisão do trabalho árduo mais pesado e das más condições de detenção.

Devido à aplicação de tensão de alta tensão aos eletrodos de uma fonte suspensa no teto ao invés do candelabro de iluminação, a ionização ocorre no ar com a liberação de cátions saudáveis. Eles foram chamados de "íons de ar" ou "vitaminas de ar".

Os cátions fornecem energia vital ao corpo enfraquecido, e o ozônio liberado mata micróbios e bactérias causadores de doenças.

Os ionizadores modernos são desprovidos de muitas deficiências que existiam nos primeiros projetos. Em particular, a concentração de ozônio agora é estritamente limitada, são tomadas medidas para reduzir o efeito de um campo eletromagnético de alta tensão e são usados ​​​​dispositivos de ionização bipolar.

Vale ressaltar, porém, que muita gente ainda confunde a finalidade dos ionizadores e dos ozonizadores (produção de ozônio na quantidade máxima), utilizando estes últimos para outras finalidades que prejudicam muito a saúde.

De acordo com o princípio de funcionamento, os ionizadores não desempenham todas as funções dos aparelhos de ar condicionado e não limpam o ar da poeira.