М
ІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИХАРКІВСЬКИЙ КОМП’ЮТЕРНО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ
НТУ «ХПІ»
РЕФЕРАТ
З предмета «Фізика і астрономія»
за темою
«Застосування електричного поля для очищення повітря і в медицині»
Виконав студент
Групи ТО-229
Хмельницький К.С
Харків 2020 .
Електричні повітряні фільтри
До групи апаратів електричного очищення входять електростатичні осаджувачі різного типу, які традиційно називають електрофільтрами. За конструкцією електрофільтри значно відрізняються від електричних пиловловлювачів, які застосовуються для очищення повітря й газів, що вловлюють високодисперсний пил у значних концентраціях.
У промисловості широко використовують декілька типових конструкцій сухих і мокрих електрофільтрів для очищення повітря від технологічних викидів пилу.
На рис. 3.11 і 3.12 наведені основні види сухих електричних фільтрів.
Рис. 3.11. Принципова схема сухого двозонального електричного фільтра: 1 — зона іонізації повітря; 2 — джерело живлення; 3 — осаджу-вальна зона
Рис. 3.12. Схема сучасного електрофільтра "Пеципитрон": 1 — решітка для вирівнювання потоку повітря; 2 — іонізатор; 3 — пластини, на яких осідають частинки пилу; 4 — джерело високої напруги; 5 — підключення до електромережі; 6 — підведення електроструму напругою 6 кВ до трубок іонізатора; 7 — підведена шина; 8 — елемент, на якому осідають частинки (загальний вигляд)
Опишемо принцип роботи двозонального електричного фільтра. Потік очищуваного повітря спочатку проходить через іонізаційну зону 1, що має вигляд решітки із металевих пластинок з натягнутими між ними вертикальними коронуючими електродами з тонкого дроту. До коронуючих електродів підводиться напруга 13—15 кВ позитивного полюса спеціального живильного електричного агрегату 2, що випрямляє змінний електрострум і підвищує його напругу. В іонізаційній зоні частинки пилу заряджаються. Далі повітря проходить через осаджувальну зону 3, що має вигляд пакета металевих пластинок, встановлених паралельно один до одного на відстані від 8 до 12 мм. До пластин через одну підводиться напруга 6,5—7,5 кВ позитивного заряду. Пил осаджується на проміжкових заземлених пластинах.
Під час подавання напруги на фільтр навколо коронуючих електродів утворюється неоднорідне електричне поле, внаслідок чого виникає електричний розряд. Електрони, які не отримали від електричного поля достатньої кількості енергії, повертаються на попередній рівень енергії, віддаючи акумульовану енергію у вигляді ультрафіолетових променів. Унаслідок цього коронний розряд спричиняє легке світіння електродів.
У металургійній та машинобудівній промисловостях широко використовуються сухі горизонтальні двосекційні електрофільтри для очищення повітря від дрібнодисперсного пилу (рис. 3.13).
Сухі електрофільтри типу УГМ (уніфіковані горизонтальні малогабаритні) рекомендують для тонкого очищення повітря від пилу різної дисперсності.
Мокрі електрофільтри застосовують для очищення повітря від пилу великої дисперсності, частинок смол та ін. На рис. 3.14 зображена конструктивна схема мокрого електрофільтра типу С. У корпусі 3 встановлені коронуючі та осаджувальні електроди 2, до яких підводять запилене повітря через розподільчі решітки 1. У верхній частині фільтра встановлені смоловловлювальні зонти 4. Вловлена на електродах смола стікає в бункер і через гідро-затвор виводиться з апарата. При загущенні смоли апарат розігрівають.
Ефективність очищення повітря від пилу електрофільтрах можна визначити за формулою Дейча [6]:
де Рп — питома поверхня осаджувальних електродів, що дорівнює відношенню поверхні осаджувальних елементів до витрати очищуваного повітря в м2с/м3; соє — швидкість потоку повітря че-
Рис. 3.13. Схема сухого горизонтального електрофільтра: 1 — повітророзподільна решітка; 2 — електроди; 3 — бункер; 4 — механізм обтрушування
Із формули (3.5) випливає, що ефективність очищення повітря в електрофільтрах зростає зі збільшенням значення показника ступеня сое^ :
"олР. 3,0 ЗД 3,9 4,6
Е 0,95 0,975 0,98 0,99
На ефективність електрофільтрів також впливають конструкція іонізаторів, розрядних та осаджувальних електродів.
Конструкція розрядних та осаджувальних електродів може бути різною. На рис. 3.15 і 3.16 зображені конструкції різних типів розрядних та осаджувальних електродів.
На ефективність цих електрофільтрів негативно впливають такі фактори:
- виникнення іскрових зарядів при запиленні осаджувальних електродів зволоженим пилом, що можуть спричиняти електричні пробої та вибух повітряно-пилової суміші;
- змітання повітряним потоком з осаджувальних електродів осілого пилу;
Рис. 3.14. Схема мокрого електрофільтра типу С
- обрив тонких електродів, їхня вібрація;
— електричні пробої, що виникають унаслідок потрапляння в осаджувальну зону волокон і крупних частинок пилу і спричиняють ямкоподібні вирви осілого пилу, який виноситься повітряним потоком. Рух крупних вирваних агломератів у міжелектричному просторі може спричинити подальші пробої. Крім цього, пробої супроводжуються короткочасним значним збільшенням електричного струму.
Для запобігання іскровим розрядам і пробоям регламентують величину електронапруги, що подається на осаджувальні електроди, яка не повинна перевищувати 6,6—7,5 кВ. Для запобігання змітанню та розривам осілого пилу на осаджувальних електродах рекомендована швидкість пилоповітряного потоку — 2 м/с.
Щоб частинки пилу встигли осісти на заземленому електроді під час їхнього руху в осаджувальній зоні зі швидкістю повітряного потоку у випадку їх входу у проміжок між пластинами фільтра, довжина їхнього шляху повинна бути не більшою
де Ь — відстань між осаджу вальними пластинками; сол — швидкість руху повітряного потоку, м/с; ос — швидкість сепарації пилу, м/с.
За температури 20 °С швидкість сепарації визначають за формулою
де и — напруга поля в іонізаторі; Ь — коефіцієнт, що залежить від діелектричної постійної величини частинки; г — постійна величина
Рис. 3.15. Конструкції основних типів розрядних електродів
Рис. 3.16. Конструкції основних типів осаджувальних електродів
Із формул (3.6) і (3.7) видно, що для зменшення довжини осаджувальних пластинок, а значить, глибини габаритних розмірів фільтра в 4 рази без зниження ефективності, міжелектродний простір необхідно зменшити в 2 рази. Рекомендована відстань між електродами 8—12 мм.
Лікувальне застосування електричного поля
Електричне поле – матерія, за допомогою якої здійснюється силовий вплив на електричні заряди в цьому полі. Силовою характеристикою поля є напруга – відношення сили, що діє на точковий заряд, до цього заряду. Електричне поле виникає тільки за наявності електричного струму.
В фізіотерапії використовується постійний струм напругою декілька десятків тисяч вольт и силою 1 мА від статичної машини з двома кондукторами з позитивним та негативним електричеством. В данному випадку діючим фактором є постійне електричне поле. При зрівнянні потенціалів кондукторів з’являється тихий розряд – потік електричної енергії, який використовується при франклінізації.
Змінний струм високої або ультрависокої напруги з періодичною зміною його напряму впливає на організм пацієнта змінним електричним полем. Для його отримання використовується коливальний контур, у склад якого входить конденсатор та котушка індуктивності.
З огляду на актуальність знання основних понять електролікування для реабілітації різних патологічних станів, загальну ціль засвоєння даного розділу можна сформулювати так: уміти обгрунтовано застосовувати електричне поле постійне та змінне з урахуванням механізму дії, показань і протипоказань в лікуванні різних патологічних станів.
ФРАНКЛІНІЗАЦІЯ
Франклінізація – лікувальне застосування впливів постійним електричним полем високого напруження. У 1882 р. Дж. Вімшурст винайшов електростатичну машину і поклав початок лікувальному використанню електричного поля.
Дж. ВімшурстФІЗИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА. При загальному впливі напруга постійного електричного поля досягає 60 кВ, при місцевому – 15-20 кВ. Ампераж не перевищує 1 мА. Внаслідок переміщення електричних зарядів відбувається утворення негативних аероіонів і хімічних речовин (озон, оксиди азоту та ін.). Потік іонів характеризується тихим розрядом, який відчувається пацієнтом у виді “електричного вітерця”.
АПАРАТИ. Здійснюють вплив за допомогою апаратів “АФ-3-1”, “ФА-5-3”. У зв’язку з високою напругою апарати встановлюють на відстані не менше за 1 м від стін. Електроди представлені: пасивним (ножним, сполученим з позитивною клемою апарата) і активним (у виді павука або голчатим, сполученим з негативною клемою), який розміщують над головою або раною.
АФ-3-1 МЕХАНІЗМ ДІЇ ЧИННИКА. Фізико-хімічні ефекти. Між хворим і електродом (з голками або павукоподібним) створюється повітряний зазор у декілька сантиметрів. У цьому зазорі під впливом високої напруги відбувається іонізація повітря з утворенням аероіонів, оксидів азоту, озону, які вдихаються або діють на ранову поверхню. До поверхні тканин, розташованих проти голчатого електрода, відбувається переміщення іонів протилежного знака, поляризуються молекули діелектриків, утворюються слабкі струми провідності в тканинах з високою електропровідністю.
Фізіологічні ефекти. Струми провідності знижують збудливість і провідність претермінальних ділянок вільних нервових закінчень шкіри і слизової оболонок. Зниження частоти аферентної імпульсації у фоновоактивних нервових волокнах соматосенсорної системи істотно обмежує потік нервових імпульсів у відділи центральної нервової системи і приводить до посилення гальмівних процесів у корі й підкоркових центрах. У результаті у хворого знижується артеріальний тиск, знижується частота дихання і збільшується його глибина, зменшується стомлення і підвищується працездатність, виникає почуття ейфорії. Аероіони і струми провідності також активують тканинні обмінні процеси в ділянці голови, головного мозку, його оболонок, комірцевої зони, рефлекторної зони, в ділянці ранової або виразкової поверхні. Внаслідок цього відбувається ряд фізіологічних реакцій у відповідь: стимулювання процесів кровотворення і обміну речовин, підвищення дисперсності білків, посилення кровообігу головного мозку, зниження больового синдрому, поліпшення трофічної функції центральної і вегетативної нервової систем, підвищення працездатності.
При місцевій франклінізації спостерігається розширення судин (після короткочасного спазму капілярів і артеріол протягом 1 хвилини) за рахунок аксон-рефлексу, поліпшення капілярного кровообігу, підвищення температури шкіри, зниження больової чутливості, прискорення розсмоктування набряку, епітелізації і загоєння післяопераційних ран. Франклінізація організму справляє ваготропну дію, а комірцевої зони підвищує збудливість симпатичного відділу вегетативної нервової системи. Лікувальні ефекти: седативний, аналгетичний, вазоактивний, гіперпластичний, метаболічний.
ПОКАЗАННЯ. Франклінізація показана при таких основних синдромах: гіпоергічний запальний, дисалгічний зі зниженою і перевернутою чутливістю, невротичний на фоні депресії, імунопатії з імунодефіцитними станами, диссекреторний зі зниженою функцією, рановий. Захворювання: патологія центральної нервової системи, що супроводиться підвищеною дратівливістю і безсонням, перевтома, мігрень, гіпертонічна хвороба I-II стадії, бронхіальна астма, імпотенція, рановий процес і трофічні виразки, пролежні, облітеруючі захворювання артерій кінцівок, дерматози.
ПРОТИПОКАЗАННЯ. Нарівні з загальними, при гіперпластичному і гіпотензивному синдромах. Захворювання: атеросклероз судин головного мозку, активна фаза туберкульозу, підвищена чутливість до іонізованого повітря, органічні захворювання центральної нервової системи, порушення мозкового кровообігу (перші 3 місяці).
МЕТОДИКА І ТЕХНІКА ПРОВЕДЕННЯ ПРОЦЕДУРИ. Виокремлюють загальну і місцеву процедуру. У першому випадку хворий знімає взуття, в легкому одязі, без металевих предметів сідає на дерев’яний стілець, розміщуючи ноги на ножному електроді. Другий електрод розміщують над головою хворого на відстані 10-15 см від її поверхні (при загальній франклінізації – електростатичний душ). У другому випадку (місцева франклінізація) один електрод вміщують на відстані 5- 7 см від ранової поверхні на кронштейні, а пластинчатий електрод – під ногою. Після закінчення процедури іскророзрядником знімають з електродів напругу.
ДОЗУВАННЯ. Дозують напругою: при загальній франклінізації – 40-60 кВ, при місцевій – 10-20 кВ; відстанню між тілом і активним електродом: при загальній франклінізації – 10-15 см, при місцевій – 5-7 см. Тривалість процедур 10-15 хвилин. Курс лікування – 10-15 впливів, щодня або через день – при загальній або через 2- 3 дні – при місцевій франклінізації.
ФІЗІОТЕРАПЕВТИЧНИЙ РЕЦЕПТ Діагноз: Нейроциркуляторна дистонія, гіпертонічна форма. Rp: Загальна франклінізація, напруга 30 кВ, електрод на відстані 15 см, 15 хвилин, щодня № 10.
Список використаних джерел:
https://pidru4niki.com/1566021241635/ekologiya/elektrichni_povitryani_filtri
http://kaffisreab.dsmu.edu.ua/wpcontent/uploads/2015/02
https://svitlanasventa15roma.wordpress.com/
https://cyberleninka.ru/
https://sites.google.com/