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气体电离及放电过程
2013-6-17    来源:互联网    作者:无锡明基除尘器环保工程有限公司

气体电离及放电过程

(!)非自持性电离

通常气体不导电。但是,在外界能量(空气中含有惰性气体氡在自然蜕变时放出"射线、紫外线及其他宇宙射线等)作用下,可使气体电离放出电子而成为正、负离子。这种电离比较微弱,受库仑力作用,正、负离子又重新结合为中性分子或原子。因此,气体中正、负离子数目很少,且不会继续增多,处于平衡状态,更不会使通常气体失去绝缘性能。

如果将气体通人两平行金属板电极间,并施以电压,形成均匀电场[图?-3")],电场内任意点电场强度均相等,气体中带电离子,按电场方向正离子向负极移动,负离子向正极移动。此时,两极间形成极其微弱电流,相当于图八中原点0附近。带电离子在运动中与其他中性分子或原子相碰撞,由于电压低,带电离子运动速度慢,碰撞后又相互弹开, 中性分子或原子并不产生电离,称为弹性碰撞。逐渐升高电压,电场强度随之增大,能达到

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电极的电子(负离子)与正离子数〗

、、

11^

0

②均匀电场图7-3

⑨放电过程均匀电场放电过程

:随之增多,电流随之增大。当电压升到一定值时,电压继续升高,而电流却保持不变,这样的电流称为饱和电流。如图7-3(1048。此时, 电流仅取决于气体中所产生电子(负离子) 和正离子的多少,而不决定于电场强度。继续升高电压,当电场强度达到足够大(对于两平板电极空气在常压、室温下,电场强度约化!^^八!!!)时,带电离子获得很高速度, 因而电子(负离子)和正离子在高速运动中蓄积着很大动能,在行进过程中,电子与中性气体分子或原子相碰撞(非弹性碰撞〕,使中性气体分子或原子放出电子,成为自由电子和正离子,称为碰撞电离或电晕现象,如图7-3 (^)中虚线。自由电子在电场力作用下,又碰撞别的中性分子或原子,这样新的自由电子和正、负离子像"雪崩"样连续产生,从而使气体持续电离,即是气体自持性电离。也就是气体由非持性电离转变为自持性电离。由于是均匀电场,所以只要其间任何一点发生电

离,两极空间立刻充满带电离子,整个空间气体即被击穿。此时,电流急剧增加,形成火花放电,电压极不稳定。因此,不能用平行金属平板电极作一般电除尘器。①电晕放电

3^

 

②不均勻电场 (!^)放电过程

7-4不均匀电场放电过程

将非自持性气体通人曲率半径相差很大的两极空间,如一金属丝和圆管或一金属丝和一平板,金属丝接负极,管或平板接正极。如图7-4(80所示,施加电压即形成不均匀电场〔即金属丝表面附近电场强度最大,随着离开金属丝表面距离增大,电场强度迅速减小〉,升高电压,电场强度随之增大,如图7-4(1^ 0^所示,可认为电流与电压符合欧姆定律。当电流达到饱和之后,如图7-4(10 #5'所示,继续升高

电压〈常压、常温气体化&^〃!!!),首先

在金属丝表面附近的气体(电场强度最

高的地方),由于高能量电子或负离子碰撞中性气体分子或原子而产生电离,如图7-4(1^ 5'所示。在图7-4(1^ 6力'中,随着电场强度的不断增加,活动度较大的电子或负离子将获得足够的能量,并碰撞中性气体分子或原子,使带电离子越来越多,电流急剧增大。此时,也有一部分离子在复合,伴有光波辐射。但是,复合比较微弱,发射光波暗淡,听不到任何声响,因此,被称为无声放电或光芒放电。当再升高电压,到达图7-4(1^^:' 时,活动度较小的正离子也因获得足够能量而开始碰撞别的中性分子或原子,则电流又有所增加,同时在电场强度高的金属丝表面附近,离子复合特别激烈,此时,肉眼可见金属丝表面附近有蓝色亮点,且伴有咝咝和噼啪声。随着与金属丝表面距离的增加,电场强度迅速下降,离子移动速度减慢。因而,不致因气体中某点被击穿而引起整个空间击穿,这就是不均匀电场电晕放电或电暈现象的固有特点。电除尘器正是利用这一特点来达到它的除尘目的。

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