В статье представлена концепция использования электростатических полей коронного разряда для сепарации фракций различных сыпучих материалов. Показаны недостатки существующих методов исследования коронного разряда и его применений в электронно-ионных технологиях. Приведена математическая модель зарядки частиц различной физической природы и их движения в двухмерной системе координат в произвольной точке межэлектродного пространства. Данная система решена численным методом конечных элементов в среде MicroCAP. По результатам исследования заряда частиц с различной диэлектрической проницаемостью получены практические зависимости изменения напряжения от расстояния до электрода. Показаны графики соотношения электрических сил и сил тяжести сферической частицы с различной физической природой от относительного размера межэлектродного расстояния. Таким образом, представленная методика позволяет исследовать поведение частиц различной физической природы, формы, и размеров в поле коронного разряда и дает рекомендации на разделение материалов по различным критериям.
This article introduces the concept of using electrostatic field of corona discharge for the separation of fractions of different bulk materials. The drawbacks of existing methods for studying the corona and its applications in electro-ion technology. The mathematical model of the charge of the particles of different physical nature and their movements in a two-dimensional coordinate system at an arbitrary point of the interelectrode space. This system is solved by a numerical method of final elements in the environment of MicroCAP. According to a study of the particles of the charge with a different dielectric constant obtained practical depending on voltage changes of the distance to the electrode. Schedules of a ratio of electric forces and gravity of a spherical particle with various physical nature from the relative size of interelectrode distance are shown. Thus, the presented method allows to study the behavior of particles of different physical nature, shapes, and sizes in the corona and makes recommendations on the division of materials on various criteria.
1. Болтачeв Г.Ш., Зубарев Н.М.. Аналитическая модель коронного разряда с конического электрода в режиме насыщения // Журнал технической физики, Институт электрофизики УрО РАН. – Екатеринбург, 2012. – Т. 82, вып. 11. – C. 28–37.
2. Ионно-плазменные технологии в электронном производстве / В.Т. Барченко, Ю.А. Быстров, Е.А. Колгин.Под ред. Ю.А. Быстрова. – СПб.: Энергоатомиздат Санкт-Петербургское отд-ние, 2001. – 332 с.
3. Костюкова Т.П., Саубанов В.С. Моделирование электронных схем с помощью программы Micro-Cap V. – Уфа: Изд-во УГАТУ, 2000. – 31 с.
4. Костюкова Т.П., Саубанов В.С. Micro-Cap как основа исследования сложных электротехнических систем // Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 2364. Выдано 27.03.2003 Отраслевым фондом алгоритмов и программ.
5. Саубанов В.С., Костюкова Т.П. Исследование разрядно-импульсных электротехнологических систем // Электромеханика, электротехнические комплексы и системы: Сборник трудов. – Уфа: Изд-во УГАТУ, 2002. – С. 158–162.
6. Соловьев Л.П. Основные методы и проблемы физических способов сепарации сыпучих мелкодисперсных материалов // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. – 2014. – № 2. – С. 19–22.