Очиститель воздуха для квартиры своими руками
Перейти к содержимому

Очиститель воздуха для квартиры своими руками

  • автор:

Самодельный воздухоочиститель для дома

В основном, проблемы с чистым воздухом преобладают в больших городах. Воздух загрязняется выхлопными газами, различной гарью и пылью, выбросами предприятий и т.д. Этот воздух поступает в наши жилища, накапливается в помещениях, им дышат люди, порой даже не подозревая, что их здоровье постепенно начинает ухудшаться именно по причине загрязненной атмосферы. Большинство людей даже не знают, что данную проблему может решить простой воздухоочиститель, купленный или сделанный собственноручно.

Как работает очиститель воздуха

Принцип работы очистителя

Итак, чтобы избавиться от мелких частиц, присутствующих в воздухе, было придумано множество методов его очистки. Но всех их объединяет один принцип действия: поток загрязнённого воздуха засасывается в агрегат, проходит через фильтр (это может быть водный, электростатический, угольный или другой) и выдувается вентилятором наружу уже очищенным от загрязнений. Ниже на рисунке показан принцип работы очистителя воздуха, в котором объединены несколько фаз очистки, где воздух проходит через фильтр грубой очистки, ионизатор и УФ-излучатель. Далее поток воздуха сталкивается с водой, которая забирает частички пыли, и выходит из агрегата уже увлажненным, чистым и с отрицательно заряженными ионами кислорода. В продаже имеется большое количество аппаратов, как сложной конструкции, так и более простых, успешно очищающих воздух в помещениях. Но для некоторых потребителей цена на них может показаться сильно завышенной, и поэтому они склонны к импровизации и изготовлению подобных устройств своими руками. Сконструировать электронный аппарат в домашних условиях с применением высоких технологий вы вряд ли сможете. Но собрать некоторые простые модели воздухоочистителей домашнему мастеру вполне под силу.

Варианты исполнения очистителя воздуха

Прежде всего, следует понимать, что от того, в каких условиях и для каких целей придется применять очиститель воздуха, зависит и его конструкция. К примеру, если в помещении нормальная влажность, но в воздухе летает пыль, то убрать ее можно, изготовив очиститель из автомобильного фильтра, как в этом видео.

Очиститель воздуха для сухих помещений

В помещениях с пониженной влажностью, кроме очистки от пыли, требуется эту влажность поднять до значений, при которых человек будет чувствовать себя более комфортно, а именно до 40-60%. Простой аппарат для этих целей легко собрать самому, и состоять он будет из пластикового контейнера и кулера от компьютера. Делается это просто.

  1. В крышке контейнера вырежьте 2 отверстия: одно под вентилятор, второе – для выхода воздуха.
  2. Прикрутите кулер к крышке при помощи саморезов.
  3. Подключите вентилятор к блоку питания от телефона на 5в или специально купленному, на 12в. Во втором случае обороты кулера будут выше и, соответственно, возрастет производительность агрегата.
    Подключение вентилятора к блоку питания
  4. Для лучшей очистки воздуха от пыли можно внутри емкости натянуть несколько рядов лески поперек движения воздуха и развесить на ней салфетки из микрофибры или любой плотной ткани таким образом, чтобы они не прилегали к боковинам бачка, и воздух мог проходить к выходу. Значительная часть пыли, находящаяся в воздушном потоке, будет оседать на влажной ткани и воде. Если выходные отверстия насверлить в боковых стенках (выше уровня воды на 4 см), то ткань можно развешивать на всю ширину контейнера, и она не будет препятствовать потоку воздуха на выход.
    Применение салфеток из микрофибры

Очиститель для влажных помещений

Повышенная влажность в помещении приносит также немало проблем: размножение болезнетворных бактерий, бурный рост плесневых грибков на стенах, порча мебели и музыкальных инструментов и т.д. Также повышенная влажность вредна для гаража, вернее для автомобиля, в котором вы его держите. Чтобы осушить и очистить воздух, потребуется применение материалов, способных впитывать излишнюю влагу. Самый простой материал – это обычная поваренная соль.

Перед применением для этих целей соль следует несколько часов прожаривать в духовом шкафу. Только в таком случае она будет наиболее эффективно впитывать влагу из воздуха.

Самодельный аппарат для очистки и сушки воздуха делается точно так же, как и для увлажнения, но с небольшими различиями:

  • не требуются большие обороты вентилятора (соль будет разлетаться по контейнеру), поэтому будет достаточно зарядки от телефона с выходом 5В;
  • вместо воды на дно емкости насыпается толстый слой соли 3-4 см.

Пластиковый контейнер с вентилятором

Однако технический прогресс не стоит на месте, и найден более эффективный, впитывающий влагу материал – это силикагель. Вы его встречали, покупая обувь – это пакетики с мелкими шариками.

Силикагель – это нетоксичное вещество, состоящее из двуокиси кремния.

Следует проявлять осторожность, если в доме есть маленькие дети. Следите за тем, чтобы ребенок не съел данное вещество, поскольку в его составе может присутствовать хлорид кобальта – яд, если его принять внутрь.

Силикагель можно купить в разной расфасовке в китайских интернет-магазинах. Преимущество данного средства перед обычной солью в том, что для эффективной работы агрегата потребуется значительно меньшее его количество.

Силикагель в коробке

Некоторые виды двуокиси кремния имеют специальную окраску, как показано на следующем фото.

Двуокись кремния цветная

Данный краситель действует как индикатор: когда кристаллы сухие, он синего цвета, но, когда вещество напитывает максимум влаги – оно становится розовым. Чтобы восстановить кристаллы, их помещают в микроволновку минут на 8 при самой малой мощности. Исходя из этих данных, силикагель более эффективно работает в аппаратах, очищающих воздух от влаги.

Очиститель с угольным фильтром

Применение активированного угля для очищения воздуха показано, если требуется удаление из него неприятных запахов, например, когда нужно избавиться от табачного дыма. Также уголь эффективен для удаления некоторых токсичных веществ, растворенных в воздухе. Простой угольный очиститель можно сделать из пластиковых труб, но сначала необходимо приготовить необходимые материалы:

  • две метровые канализационные трубы (сточные), диаметрами 200/210 мм и 150/160 мм;
  • переходник (вентиляционный) – диаметром 150/200 мм;
  • заглушки на 210 и 160 мм;
  • металлическая сетка (можно использовать малярную, с маленьким размером ячейки);
  • хомуты;
  • агроволокно;
  • алюминиевый скотч;
  • около 2-х кг любого активированного угля;
  • дрель с насадками;
  • герметик;
  • большая игла и капроновая нить.

На рисунке ниже показано, как выглядит переходник, заглушка и труба.

Переходник, заглушка и труба

Ниже приведен алгоритм выполнения работ.

  1. Обрежьте наружную трубу (200/210 мм) до 77 мм, а внутреннюю (150/160 мм) – до 75 мм, удалите все заусенцы.
  2. Поверните внутреннюю трубу толстой стороной вверх и срежьте кантик, чтобы она лучше прилегала к заглушке.
    Труба
  3. Необходимо на внутренней трубе насверлить как можно больше отверстий. В данном случае диаметр сверла 10 мм.
    Отверстия на трубе
  4. Просверлите отверстия в наружной трубе с помощью коронки диаметром 30 мм.
    Отверстия на внешней трубе
  5. Оставшиеся после сверления кружочки не выбрасывайте, они еще пригодятся для распорок.
    Кружочки для распорок
  6. Обе трубы следует обтянуть агроволокном, и сшить его капроновой ниткой.
    Труба в агроволокне
  7. Далее следует обернуть наружную трубу малярной сеткой и сшить ее с применением 2-х хомутов 190/210 для удобства. Они обеспечат хорошее прилегание сетки к трубе. Натягивать сетку требуется вначале с толстой стороны трубы.
  8. Прошейте слегка изогнутой иглой с капроновой нитью сетку по всей длине, переставляя хомуты по мере сшивания.
    Соединение малярной сеткиТруба в сетке
  9. Выступающие концы сетки удалите кусачками, а излишки агроволокна – ножницами или лезвием.
  10. Внутреннюю трубу сначала следует обернуть металлической сеткой, а уже после этого – агроволокном.
    Обработка внутренней трубы
  11. Края труб зафиксируйте алюминиевым скотчем.
    Алюминиевый скотч на краях трубы
  12. Вставьте внутреннюю трубу в заглушку строго по центру, используя распорки из кружочков, после чего зафиксируйте ее либо минеральной ватой, либо запеньте.
    Внутренняя труба в заглушке
  13. Вставьте внутреннюю трубу в наружную.
    Внутренняя труба во внешней

Следующим этапом изготовления фильтра будет заправка его углем. Рекомендуется использовать уголь с фракцией 5,5 мм марки АР-В. Но можно и другой, например, тот что используется для очистки воды с фракцией 2,5 мм.

Заправка углем пустот

Перед заправкой уголь нужно просеять через сито, чтобы удалить из него мелкую пыль.

Уголь засыпается не спеша, чтобы не образовывались пустоты. На заполнение уйдет примерно 2 кг угля. При заполнении требуется время от времени стучать трубой о пол, чтобы наполнитель заполнил все пространство равномерно.

Когда пространство между трубами полностью заполнится, оденьте переходник, который послужит крышкой, удерживающей уголь. После этого, с помощью герметика, замажьте небольшую щель между переходником и внутренней трубой.

На данном этапе сборка воздухоочистителя закончена. После высыхания герметика, в переходник можно вставить канальный вентилятор таким образом, чтобы он втягивал воздух из фильтра и выдувал его в помещение. Также этот фильтр можно применить и для дома, встроив его в магистраль приточной вентиляции.

Собранный воздухоочиститель

Благодаря ему в дом будет поступать чистый, без посторонних запахов, воздух.

Как сделать очиститель воздуха своими руками?

V

Жильцы квартир не всегда задумываются об очистителе воздуха, однако со временем они замечают, что он просто необходим. Прежде всего он делает чище микроклимат в доме, а также становится помощником в борьбе с аллергией и профилактикой многих заболеваний. Экология в больших городах оставляет желать лучшего, и, кроме пыли, в атмосфере носятся бактерии, сигаретный дым, становится тяжело дышать, жители страдают, но не все замечают на себе побочные эффекты.

В любом случае очиститель воздуха поможет справиться с вредными веществами, он прекрасно подходит и для аллергиков. Как правило, такие приборы продаются в специальных магазинах, но при помощи некоторых манипуляций его можно изготовить и самостоятельно.

Плюсы и минусы

Плюсов, конечно же, больше, и сначала речь пойдет о них. Преимущества воздухоочистителя в помещении очевидны – он удаляет из воздуха различные виды загрязнений, пропуская его через систему фильтров. В случае если прибор изготавливается без вентилятора – очиститель можно поместить в детской, так как он не издает звуков.

Минус в том, что воздухоочиститель не может очистить помещение от углекислого газа, образующегося от дыхания людей. Технически в квартире или доме воздух будет чище, но при этом невозможно будет устранить его несвежесть вместе с вытекающими отсюда последствиями – головную боль, снижение трудоспособности. Вывод из этого следующий: очиститель – это хорошо, но все равно понадобится качественная вентиляция.

Фильтр воздуха для дома своими руками ⁠ ⁠

В какой-то момент летающая по квартире пыль начала меня бесить. Сразу вспомнил о когда-то просмотренных на ютубе видосиках, где залихватские мастеровитые мужички своими руками ваяли фильтрующие воздух установки. Обычно использовали цилиндрический автомобильный фильтр для какого-нибудь большегруза. Только сделаны они были криво-косо, посажены на скотч и прочую херню. Вентиляторы вставляли как правило вытяжные, которые обычно идут в ванны, кухни, туалеты. Они, конечно, мощные, но ещё шумные, точнее ШУМНЫЕ. Спать с таким работающим вентилятором в одной комнате будет не очень.

Созрел план переделать всё на свой лад, чтобы и тихо, и лихо. Вот что вышло.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Весь использованный набор материалов (кроме инструментов, будем считать, что они у вас есть по умолчанию)

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Если по списку, то мы имеем:

1. фильтрующий элемент на КамАЗ производства г. Ливны

2. кулер камплюктерный на 120мм (выбирался исходя из заявленного уровня шума)

3. решёточка для защиты пальцев и пернатых террористов от травматизма

4. набор всякой дряни вроде болтов, шайб и барашков (на 4мм)

5. блок питания до 12в (я взял на 10в, во-первых, так кулер будет работать тише на пониженных оборотах, а во-вторых, такой у меня был)

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Совместив кулер и фильтр, открылся неприятный факт — отверстия нихрена не одинаковые. За кадром пришлось вырезать из пластиковой разделочной доски колечко, чтобы прикрыть дыры между кулером и фильтром. После этого зафиксировал его и прямо через посадочные отверстия начал сверлить дырки в фильтре.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Мне вот для этого даже пришлось купить дрель-шуруповёрт, ощутил мужицкий кайф.

Потом вставляем в образовавшиеся отверстия болты.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Ставим кулер и прикручиваем его. В голове вертелись мысли о шайбе с резиновой прокладкой, но таких в леруа я не нашёл. Но зато нашёл кровельные саморезы, к которым в комплекте как раз идут такие шайбы! Взял четыре самореза на развес, шайбы экспроприировал.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Пока выглядит так, шайбы поставить я успешно забыл. Примерка прошла успешно, держится прекрасно без люфта. Пора паять!

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Тут ничего сложного, зачищаем провода, находим нужные контакты (кулер крутится только в одну сторону, этого я не знал), паяем и сажаем на всё это термоусадку. Только не забудьте её надеть на провод до того, как спаяете.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

В общем-то на этом можно было всё и закончить — фильтр готов! Но выглядит он паршивенько, кислотная вставка заставляет меня приступить к покраске. Пришлось делать покрасочную камеру на балконе.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Красил самой обычной аэрозольной автоэмалью, выбрал чёрный матовый. 3-4 слоя + 2 слоя лака, хоть лак и обещал быть матовым, но всё же добавил небольшой глянец, скотина.

Тем не менее покраска была успешно завершена, изделие отправлено на дальнейшую обработку.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Цвет, конечно, получился огонь, огнище! Для такого то лофт дизайна у меня как раз нашлись наклейки из пробки, жаль, при использовании их никто не увидит 🙁

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Дальше опять собираем основной вентилируемый агрегат, как видите, покраска прошла достаточно успешно, хоть и не без небольших огрехов.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Вот ставим кулер, шайбы и защитную решётку. Шайбы с резиной оказались очень не зря, при плотном закручивании барашек всё сидит максимально плотно и никакого намёка на люфт и дальнейшее дребезжание!

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Вот теперь сборка окончена, наверное стоит объяснить выбор именно барашек, заместо более скрытых вариантов крепежа.

Во-первых, (в теории) кулер иногда придётся снимать, чтобы вытряхнуть скопившуюся комьями пыль .

Во-вторых, (на практике) они вполне вписываются в монохромную стилистику с ноткой промышленности, где не нужно скрывать то, что несёт полезную функцию. В данном контексте выглядят они вполне себе, прям хорошо, нраиться.

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Вот такая вышла штука. Ресурса фильтра, с таким то вентилятором, должно хватить на несколько лет. Включён он практически без остановок уже две недели, на данный момент внутри фильтра комьев пыли не образовалось, будем проверять.

Субъективно — пыли стало меньше, но полностью избавиться от неё не получается и, наверное, не получится, если учесть, что источник пыли это я сам)

Фильтр воздуха для дома своими руками Своими руками, Пыль, Воздушный фильтр, Длиннопост

Вот так выглядит фильтр внутри интерьера, занял своё место рядом с рабочим столом. Этакий младший брат мак про, только не компьютер.

Фильтруйте воздух, кайфуйте от жизни без пыли и суеты. Спасибо, что дочитали!

405 постов 4.3K подписчик

Подписаться Добавить пост

Правила сообщества

Давайте уважать друг друга — любые аморальные посты выпиливаются, даже если они затрагивают основную тематику сообщества.

В сообществе будут попадаться посты для новичков, поэтому не стоит влетать в пост с минусомётом, направленным на задающих вопросы по теме поста.

3 года назад

Этот импровизированный пылесос сможет профильтровать крайне ограниченный объем воздуха — пару кубометров в непосредственной близости. Остальная пыль будет благополучно летать по квартире, ибо конвекционные потоки никто не отменял. Вещь получилась забавная, но бесполезная. Хотите бороться с пылью, обратите внимание на устройства для вентиляции и предотвращения попадания пыли в квартиру, бризеры. Не надо изобретать велосипед

3 года назад

Не уверен, что у вашего вентилятора хватит мощИ продувать фильтр.

раскрыть ветку
3 года назад

Херня. У меня компьютер больше пыли собирает. Там фильтр и два вентилятора 180 мм 0.7 А на полной мощности работают круглосуточно. А тут 120 мм вентилятор мощностью 0.25 А. Зря потраченное время.

3 года назад

У меня Xiaomi Mi Air Purifier 2C, когда на «тройке» работает то люстра качается, а снизу кота засасывает.

Автор, без обид, но ты бесполезной фигней страдаешь, твой кулер не создаст достаточное давление чтоб продуть фильтр от камаза, блеать. Плюс у тебя вот тут щели, воздух тупо в них заходит и все >> https://prnt.sc/vckysh .

ЗЫ. Картинку не могу добавить рейтинга мало 🙁

3 года назад

Включён он практически без остановок уже две недели, на данный момент внутри фильтра комьев пыли не образовалось

Значит бесполезная хуйня.

Похожие посты
1 год назад

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки⁠ ⁠

Здорово всем! В этой статье речь пойдёт про чистоту в мастерской и как с помощью того что есть под рукой можно сделать нужное приспособление для этого, с минимальными денежными затратами на материалы. Погнали!?

Видео в конце поста, ну кому может интересно!

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Сделал я себе откидной распиловочный стол из циркулярной пилы в мою мини мастерскую, расскажу о нём в ближайшее время, и остро встал вопрос о пылеудалении. Мастерская очень маленькая всего 2400х1500 и пилить в ней без удаления пыли очень проблематично если не сказать катастрофично, потому как от пиления пыль и стружка летят во все стороны и дышать в таком помещении практически невозможно после 5-10 минут работы! Вот и решил замутить циклонный пылеуловитель из того что было. А под рукой оказалась система фильтрации питьевой воды фирмы «Новая вода». Только поменяли на новую, я и смекнул тут, что колбы имеют конусную форму и можно попробовать сделать циклон из неё, в успехе уверен не был, но прочитав несколько статей про эти самые циклоны решил рискнуть.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Список материалов и инструментов использованных в процессе изготовления:

Дрель, шуруповёрты, пила, коронки, свёрла, конфирматы, саморезы, клей, напильники по дереву, дренажная труба, отводы 40/90, манжеты резиновые 50/40 мм, пластиковые трубки, пылесос, выключатель, бытовой провод подключения, разъём 220в, розетка, колба от фильтра воды, банка 5 литров, ДСП, клипсы для труб, шланг от старого пылесоса.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Ну а теперь опишу как я делал эту пылеулавливающую систему:

Шаг 1: Переделка колбы от фильтра воды. Циклонный фильтр.

За основу проекта взял прозрачную колбу от фильтра «Новая вода». Потому что она прозрачная и хотелось видеть процесс отделения пыли и стружки всасывающей в систему. И если честно уверенности не было, что получиться. Всё делалось с наскока — просто надо и всё.

Разобрал всю систему фильтра на комплектующие. Нам нужна прозрачная колба.

Далее открутил крышку колбы, и просверлил в ней отверстие коронкой. Размер отверстия соответствовал размеру дренажной трубы, который я использовал в этом проекте. Вклеил его на клей Tytan hydro fix. Кстати хороший клей на каучуковой основе, давно пользуюсь, знаю что говорю, никогда не подводил. После высыхания клей становится прозрачным.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Внутрь вклеил трубку с меньшим диаметром.

Отверстия под шланги конструкции фильтра заглушил обычными пробками от бутыльков со спиртом.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Затем просверлил в боку колбы, повыше конца внутренней трубки, отверстие под трубку и вклеил её на тот же клей.

Следующим действием просверлил в нижней части колбы ещё одно отверстие и вклеил туда трубку с таким же диаметром, что и боковая.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Потом взял пластиковую крышку и высверлил с помощью коронки центр, по размеру равному диаметру нижней части колбы. И вклеил её на Tytan hydro fix. Она отлично садится на посадочное место 5 литровой банки.

Такой вот циклонный фильтр получился. Забегая вперёд хочется сказать, что этот циклон очень хорошо проявил себя и до сих пор служит верой и правдой уже 2 года.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Шаг 2: Пылесос и место крепления в системе.

Немного о пылесосе, который использовался в этом проекте. Мощность всасывания данного аппаратп 150 Вт, да не силач, но для такой маленькой мастерской , как у меня хватает. Потребляемая мощность — 600 Вт. Длина сетевого шнура — 4 метра, что является не очень удобным при работе с ним, когда убираю комнату, а для мастерской и 1 метра бы хватило. Наверное вмонтирую в него авиационный разъём и буду использовать со своей автопереноской, о которой я уже писал.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Весь пылесос использовать мы не будем, а только его основную часть.

Немного о размещении пылеудаляющей системе. Она установлена во встроенный шкаф-стол для хранения разного хлама, состоит из двух секций: секция для пылеудаляющей системы, назовём его — «пыльный отсек» и секции с компрессорной системой (как-нибудь расскажу и напишу о ней) и деталей к ней.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Сделал под пылесос такую конструкцию, которую закрепил с нижней стороны пыльного шкафа. Это так сказать бутерброд из ЛДСП и ламината. Просто прорезал отверстия в деталях, копируя крепления и пазы, которые были на пылесборнике. И склеил этот бутерброд клеем.

С обратной стороны вклеил угловой соединитель для труб (Отвод 40/90) с резиновым кольцом. В него отлично по диаметру подходит дренажная труба.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Наглядно подключенный в этот узел пылесос выглядит так.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Шаг 3: Подключение всех комплектующих системы.

Отвод, который вклеен в узел подключения пылесоса служит контактной базой для HEPA-фильтра. Таких фильтров полно на Алике и стоят они меньше доллара. По диаметру входит в отвод как родной!

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Затем следует дренажная труба на которую насажен колпачок, сделанный из бутылки от ацетона, который по внутреннему диаметру идеально подошёл по размеру к отводу, в который мы вставили HEPA-фильтр.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Далее от узла с пылесосом идёт дренажная труба, которая подсоединяется к верхнему выводу на циклонном фильтре. Все трубы зафиксированы на сантехнические клипсы 40 мм.

Потом от циклонного фильтра, вставленная в боковую трубку дренажная труба идёт дальше по системе.

Эта труба вставляется в отвод и через трубку соединенную через манжету выходит через упорную планку шкафа на.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

. а выходит она наружную сторону шкафа, где к ней подключается рабочий шланг.

А далее этот шланг можно подключать к любому имеющемуся станку или убирать рабочее место.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Ну и вот вам пара картинок как система выглядит под верхней крышкой «пыльного шкафа», там поместилось пара отсеков для всякой всячины. В общем по максимуму использовал свободное пространство!

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Шаг 4: Электрическая часть системы.

Подключению системы к электрическому питанию. Розетка прикреплена с внутренней стороны шкафа (крышку пока не прикрутил, но это временно). А с наружной стороны для питания розетки в планку направляющую дверцы шкафа вмонтирован разъём питания, в который идёт общее питание от выключателя, который включает ещё одно устройство, подключенное в двойную розетку, установленную снизу распиловочного стола.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Шаг 5: Подключение и запуск системы.

Ну вот, когда все элементы нв своих местах, переходим к окончательному этапу нашей работы. Это подключение пылесоса и сборника пыли. Пятилитровая банка оказалась немного коротковата по высоте, поэтому пришлось городить подставку. Взял старую лакированную ЛДСП панель от какой-то советской стенки или шкафа, точно сказать не могу, и выпилил пару деталей. Скрутил саморезами и приклеил сверху кругляк, вырезанный из резинового коврика для занятий политесом.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Установил эту нехитрую конструкцию в угол «пыльного шкафа» и водрузил сверху нашу банку.

На банку примастырил наш циклонный фильтр и собрал всю конструкцию, как было рассказано и показано выше в шаге №3.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Далее возьмём пылесос и отсоединим рабочую часть от пылесборника. У пылесборника есть своё место в «пыльном шкафу», туда его и устанавливаем.

Затем устанавливаем пылесос основной узел крепления.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Находим немного пыльной стружки, насыпаем её на рабочий стол и запускаем систему.

Сосёт отлично, видно завихрение пыли внутри колбы и как падает пыльна дно банки. Ляпота!

Испытание прошло на ура. Убираем шланг в ножны) и отключаем систему.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Ещё хочу показать вам сам «пыльный шкаф». Вид внутри вы уже видели, там помимо банки ещё есть полно места, поэтому там храню всякие принадлежности от пылесоса и не только. А вот вид снаружи, с закрытой дверцой.

Циклонный пылеуловитель из колбы от системы фильтрации воды и 5-литровой банки Своими руками, Рукоделие с процессом, Циклон, Пылеуловитель, Мастерская, Длиннопост, Пылесос, Пыль, Стружка, Банка, Видео, YouTube

Видео про циклонный пылеуловитель можно посмотреть тут:

Электростатический очиститель воздуха своими руками. Часть 1 — принципы работы

В какой-то момент времени во мне воспылал энтузиазм к постройке бытового электростатического очистителя воздуха (электрофильтра). Удивительно, но мне не удалось в сети найти годных материалов по этой области что и подтолкнуло меня к написанию данной статьи.

В первой части предлагаю познакомиться с принципами работы этих устройств, а в следующей – построить полноценный очиститель своими руками.

На фото коронный разряд, используемый в электростатических очистителях воздуха

Зачем нужен очиститель

Содержащиеся в воздухе мелкие пылевые частицы PM10 и PM2.5 способны проникать в наш организм при дыхании: бронхи, легкие и даже попадать в кровоток. По данным всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) загрязнение воздуха такими частицами несет серьезную опасность для здоровья: воздействие воздуха с высоким содержанием таких частиц (превышение по PM2.5 среднегодовой концентрации 10мкг/куб.м и среднесуточной 25мкг/куб.м; превышение по PM10 среднегодовой 20мкг/куб.м и среднесуточной 50мкг/куб.м) повышает риск возникновения респираторных заболеваний, заболеваний сердечнососудистой системы и некоторых онкологических заболеваний, загрязнение уже отнесено к 1 группе канцерогенов. Высокотоксичные частицы (содержащие свинец, кадмий, мышьяк, бериллий, теллур, и др., а также радиоактивные соединения) представляют опасность даже при небольших концентрациях.

Самый простой шаг к снижению негативного воздействия пыли на организм – установка эффективного очистителя воздуха в спальном помещении, где человек проводит около трети времени.

Источники пыли

Крупными природными поставщиками пыли являются извержения вулканов, океан (испарение брызг), природные пожары, эрозия почв (например, пыльные бури: г.Забол, Ирак), землетрясения и различные обвалы грунта, пыльца растений, споры грибов, процессы разложения биомассы и др.

К антропогенным источникам относятся процессы сжигания ископаемых (энергетика и промышленность), транспортирование хрупких/сыпучих материалов и погрузочные работы (см. порт «Восточный» г.Находка, порт «Ванино» Хабаровский кр.), дробление материалов (добыча ископаемых, производство стройматериалов, сельхоз промышленность), механическая обработка, химические процессы, термические операции (сварка, плавка), эксплуатация транспортных средств (выхлоп двигателей внутреннего сгорания, истирание шин и дорожного покрытия).

Наличие пылевых частиц в помещениях обусловлено поступлением загрязненного наружного воздуха, а также присутствием внутренних источников: разрушение материалов (одежда, белье, ковры, мебель, стройматериалы, книги), приготовление пищи, жизнедеятельность человека (частички эпидермиса, волосы), плесневелые грибы, клещи домашней пыли и др.

Доступные очистители воздуха

Для снижения концентрации частиц пыли (в том числе самых опасных – размером менее 10мкм) доступны бытовые приборы, работающие на следующих принципах:

  • механическая фильтрация;
  • ионизация воздуха;
  • электростатическое осаждение (электрофильтры).
  • высокое гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента;
  • необходимость в частой замене дорогостоящего фильтрующего элемента.

Ионизатор воздуха при работе электрически заряжает взвешенные в воздухе помещения частицы пыли, из-за чего последние под действием электрических сил осаждаются на пол, стены, потолок или предметы в помещении. Частицы остаются в помещении и могут вернуться во взвешенное состояние, поэтому решение не выглядит удовлетворительным. Кроме того, прибор значительно изменяет ионный состав воздуха, при этом воздействие такого воздуха на людей на данный момент изучено недостаточно.

Работа электростатического очистителя основана на том же принципе: поступающие внутрь прибора частицы сначала электрически заряжаются, затем притягиваются электрическими силами к специальным пластинам, заряженным противоположным зарядом (все это происходит внутри прибора). При накоплении слоя пыли на пластинах выполняется чистка. Эти очистители обладают высокой эффективностью (более 80%) улавливания частиц разных размеров, низким гидравлическим сопротивлением, и не требуют периодической замены расходных элементов. Имеются и недостатки: выработка некоторого количества токсичных газов (озон, оксиды азота), сложная конструкция (электродные сборки, высоковольтное электропитание), необходимость периодической чистки осадительных пластин.

Требования к очистителю воздуха

При применении рециркуляционного очистителя воздуха (такой очиститель засасывает воздух из помещения, фильтрует, а затем возвращает в помещение) обязательно должны учитываться характеристики прибора (однопроходная эффективность, объемная производительность) и объем целевого помещения, иначе прибор может оказаться бесполезным. Американской организацией AHAM для этих целей был разработан показатель CADR, учитывающий однопроходную эффективность очистки и объемную производительность очистителя, а также способ вычисления необходимого CADR для заданного помещения. Здесь уже есть неплохое описание этого показателя. AHAM рекомендует использовать очиститель со значением CADR большим или равным пятикратному обмену объема помещения в час. Например, для комнаты площадью 20 кв.м и высотой потолка 2,5м показатель CADR должен составлять 20 * 2.5 * 5 = 250 куб.м/час (или 147CFM) или более.

Также очиститель при работе не должен создавать какие-либо вредные факторы: превышение допустимых значений уровня шума, превышение допустимых концентраций вредных газов (в случае использования электрофильтра).

Однородное электрическое поле

Из курса физики мы помним, что вблизи тела, обладающего электрическим зарядом, образуется электрическое поле [2].

Силовой характеристикой поля является напряженность E [Вольт/м или кВ/см]. Напряженность электрического поля – векторная величина (имеет направление). Графически изображать напряженность принято силовыми линиями (касательные к точкам силовых кривых совпадают с направлением вектора напряженности в данных точках), величина напряженности характеризуется густотой этих линий (чем более густо расположены линии – тем большее значение принимает напряженность в этой области).

Рассмотрим простейшую систему электродов, представляющую из себя две параллельные металлические пластины, находящиеся друг от друга на расстоянии L, к пластинам приложена разность потенциалов напряжением U с источника высокого напряжения:

L= 11мм = 1.1см;
U = 11кВ (киловольт; 1киловольт = 1000вольт);

На рисунке показано примерное расположение силовых линий. По густоте линий видно, что в большей части пространства межэлектродного промежутка (за исключением области вблизи кромок пластин) напряженность имеет одинаковое значение. Такое равномерное электрическое поле называется однородным [2, 3, 4]. Значение напряженности в пространстве между пластинами для этой электродной системы можно вычислить из простого уравнения [1, 2.]:

Значит, при напряжении 11кВ напряженность составит 10кВ/см. В данных условиях атмосферный воздух, заполняющий пространство между пластинами, является электрическим изолятором (диэлектриком), то есть не проводит электрический ток, поэтому в электродной системе ток протекать не будет. Проверим это на практике.

На самом деле воздух совсем немного проводит ток

В атмосферном воздухе всегда присутствует [1] небольшое количество свободных носителей зарядов – электронов и ионов, образующихся в результате воздействия естественных внешних факторов – например, радиационного фона и УФ–излучения. Концентрация этих зарядов очень низкая, поэтому плотность тока составляет очень малые значения, такие значения мое оборудование зарегистрировать неспособно.

Оборудование для экспериментов

Для проведения небольших практических экспериментов будет использоваться источник высокого напряжения (ИВН), тестовая электродная система и «измерительный стенд».
Электродная система может быть собрана в один из трех вариантов: «две параллельные пластины», «провод-пластина» или «зубья-пластина»:

Межэлектродное расстояние для всех вариантов одинаковое и составляет 11мм.

Стенд состоит из измерительных приборов:

  • вольтметр 50кВ (микроамперметр Pa3 на 50мкА с добавочным сопротивлением R1 1ГОм; 1мкА показаний соответствует 1кВ);
  • микроамперметр Pa2 на 50мкА;
  • миллиамперметр Pa1 на 1мА.

электрическая схема:

При высоких напряжениях некоторые непроводящие материалы внезапно начинают проводить ток (например, мебель), поэтому все смонтировано на листе оргстекла. Выглядит это безобразие так:

Конечно, точность измерений таким оборудованием оставляет желать лучшего, но для наблюдений за общими закономерностями вполне должно хватить (лучше, чем ничего!). Со вступлениями заканчиваем, приступим к делу.

Эксперимент #1

Две параллельные пластины, однородное электрическое поле;

L = 11мм = 1.1см;
U = 11…22кВ.

По показаниям микроамперметра видно, что электрический ток действительно отсутствует. Ничего не изменилось и при напряжении 22кВ, и даже при 25кВ (максимальном для моего источника высокого напряжения).

U, кВ E, кВ/см I, мкА
0 0 0
11 10 0
22 20 0
25 22.72 0
Электрический пробой воздушного промежутка

Сильное электрическое поле способно превратить воздушный промежуток в электрический проводник – для этого необходимо, чтобы его напряженность в промежутке превысила некоторую критическую (пробойную) величину. Когда это происходит, в воздухе с высокой интенсивностью начинают протекать ионизационные процессы: в основном ударная ионизация и фотоионизация, что приводит к лавинообразному росту количества свободных носителей зарядов – ионов и электронов. В какой-то момент времени образуется проводящий канал (заполненный носителями зарядов), перекрывающий межэлектродный промежуток, по которому начинает течь ток (явление называется электрическим пробоем или разрядом). В зоне протекания ионизационных процессов имеют место химические реакции (в том числе диссоциация молекул, входящих в состав воздуха), что приводит к выработке некоторого количества токсичных газов (озон, оксиды азота).

Ионизационные процессы [1, 2]

Ударная ионизация

Свободные электроны и ионы различных знаков, всегда имеющиеся в атмосферном воздухе в небольшом количестве, под действием электрического поля будут устремляться в направлении электрода противоположной полярности (электроны и отрицательные ионы – к положительному, положительные ионы–к отрицательному). Некоторые из них будут по пути сталкиваться с атомами и молекулами воздуха. В случае, если кинетическая энергия движущихся электронов/ионов оказывается достаточной (а она тем выше, чем выше напряженность поля), то при столкновениях из нейтральных атомов выбиваются электроны, в результате чего образуются новые свободные электроны и положительные ионы. В свою очередь новые электроны и ионы будут также ускоряться электрическим полем и некоторые из них будут способны таким образом ионизировать другие атомы и молекулы. Так количество ионов и электронов в межэлектродном пространстве начинает лавинообразно увеличиваться.

Фотоионизация

Атомы или молекулы, получившие при столкновении недостаточное для ионизации количество энергии, испускают ее в виде фотонов (атом/молекула стремится вернуться в прежнее стабильное энергетическое состояние). Фотоны могут быть поглощены каким-либо атомом или молекулой, что может также привести к ионизации (если энергия фотона достаточна для отрыва электрона).

Для параллельных пластин в атмосферном воздухе критическую величину напряженности электрического поля можно вычислить из уравнения [1]:

Для рассматриваемой электродной системы критическая напряженность (при нормальных атмосферных условиях) составляет около 30,6кВ/см, а напряжение пробоя –33,6кВ. К сожалению, мой источник высокого напряжения не может выдать более 25кВ, поэтому для наблюдения электрического пробоя воздуха пришлось уменьшить межэлектродное расстояние до 0,7см (критическая напряженность 32.1кВ/см; напряжение пробоя 22,5кВ).

Эксперимент #2

Наблюдение электрического пробоя воздушного промежутка. Будем повышать приложенную к электродам разность потенциалов до возникновения электрического пробоя.

L = 7мм = 0.7см;
U = 14…25кВ.

Пробой промежутка в виде искрового разряда наблюдался при напряжении 21,5кВ. Разряд испускал свет и звук (щелчок), стрелки измерителей тока отклонялись (значит, что электрический ток протекал). При этом в воздухе ощущался запах озона (такой же запах, например, возникает при работе УФ-ламп во время кварцевания помещений в больницах).

U, кВ E, кВ/см I, мкА
0 0 0
14 20 0
21 30 0
21.5 30.71 пробой

Неоднородное электрическое поле

Заменим в системе электродов положительный пластинчатый электрод на тонкий проволочный электрод диаметром 0.1мм (т.е. R1=0.05мм), также расположенный параллельно отрицательному пластинчатому электроду. В этом случае в пространстве межэлектродного промежутка при наличии разности потенциалов образуется неоднородное [2, 4] электрическое поле: чем ближе точка пространства к проволочному электроду – тем выше значение напряженности электрического поля. На рисунке ниже представлена примерная картина распределения:

Для наглядности можно построить более точную картину распределения напряженности — проще это сделать для эквивалентной электродной системы, где пластинчатый электрод заменен на трубчатый электрод, расположенный коаксиально коронирующему электроду:

Для этой электродной системы значения напряженности в точках межэлектродного пространства можно определить из простого уравнения [1, 2]:

На рисунке ниже представлена рассчитанная картина для значений:

R1 = 0.05мм = 0.005см;
R2 = 11мм = 1.1см;
U = 5кВ;

Линии характеризуют значение напряженности на данном удалении; значения соседних линий отличаются на 1кВ/см.

Из картины распределения видно, что в большей части межэлектродного пространства напряженность изменяется незначительно, а вблизи проволочного электрода, по мере приближения к нему, резко возрастает.

Коронный разряд

В электродной системе провод-плоскость (или подобной, в которой радиус кривизны одного электрода существенно меньше межэлектродного расстояния), как мы увидели из картины распределения напряженности, возможно существование электрического поля со следующими особенностями:

  • в небольшой области, приближенной к проволочному электроду, напряженность электрического поля может достигать высоких значений (значительно превышающих 30кВ/см), достаточных для возникновения интенсивных ионизационных процессов в воздухе;
  • одновременно с этим, в большей части межэлектродного пространства напряженность электрического поля будет принимать невысокие значения – менее 10 кВ/см.

В межэлектродном промежутке с коронным разрядом выделяется две зоны [1]: зона ионизации(или чехол разряда) и зона дрейфа:

В зоне ионизации, как можно догадаться из названия, протекают ионизационные процессы – ударная ионизация и фотоионизация, и образуются ионы разных знаков и электроны. Электрическое поле, присутствующее в межэлектродном пространстве, воздействует на электроны и ионы, из-за чего электроны и отрицательные ионы (при наличии) устремляются к коронирующему электроду, а положительные ионы вытесняются из зоны ионизации и поступают в зону дрейфа.

В зоне дрейфа, на которую приходится основная часть межэлектродного промежутка (все пространство промежутка за исключением зоны ионизации), ионизационные процессы не протекают. Здесь распределяется множество дрейфующих под действием электрического поля (в основном в направлении пластинчатого электрода) положительных ионов.

За счет направленного движения зарядов (положительные ионы замыкают ток на пластинчатый электрод, а электроны и отрицательные ионы — на коронирующий электрод) в промежутке протекает электрический ток, ток коронного разряда [2, 3].

В атмосферном воздухе в зависимости от условий положительный коронный разряд может принимать одну из форм [1]: лавинную или стримерную. Лавинная форма наблюдается в виде равномерного тонкого светящегося слоя, покрывающего гладкий электрод (например, провод), выше было фото. Стримерная форма наблюдается в виде тонких светящихся нитевидных каналов (стримеров), направленных от электрода и чаще возникает на электродах с острыми неровностями (зубья, шипы, иглы), фото ниже:

Как и в случае с искровым разрядом, побочным эффектом протекания любой формы коронного разряда в воздухе (из-за наличия ионизационных процессов) является выработка вредных газов – озона и оксидов азота.

Эксперимент #3

Наблюдение положительного лавинного коронного разряда. Коронирующий электрод – проволочный, положительное питание;

L = 11 мм = 1.1см;
R1 = 0.05 мм = 0.005см

Процесс коронирования (появился электрический ток) начался при U = 6.5кВ, при этом поверхность проволочного электрода начала равномерно покрываться тонким слабосветящимся слоем и появился запах озона. В этой светящейся области (чехле коронного разряда) и сосредоточены ионизационные процессы. При увеличении напряжения наблюдалось увеличение интенсивности свечения и нелинейный рост тока, а при достижении U = 17.1кВ произошло перекрытие межэлектродного промежутка (коронный разряд перешел в искровой разряд).

U, кВ I, мкА
0 0
6,5 1
7 2
8 20
9 40
10 60
11 110
12 180
13 220
14 300
15 350
16 420
17 520
17.1 перекрытие

Эксперимент #4

Наблюдение отрицательного коронного разряда. Поменяем местами провода электропитания электродной системы (отрицательный провод к проволочному электроду, положительный провод – к пластинчатому). Коронирующий электрод – проволочный, отрицательное питание;

L = 11 мм;
R1 = 0.05 мм = 0.005 см.

Коронирование началось при U = 7.5кВ. Характер свечения отрицательной короны существенно отличался от свечения положительной короны: теперь на коронирующем электроде возникали отдельные пульсирующие светящиеся равноудаленные друг от друга точки. При повышении приложенного напряжения возрастал ток разряда, а также увеличивалось количество светящихся точек и интенсивность их свечения. Запах озона ощущался сильней, чем при положительной короне. Искровой пробой промежутка произошел при U = 18.5кВ.

U, кВ I, мкА
0 0
7.5 1
8 4
9 20
10 40
11 100
12 150
13 200
14 300
15 380
16 480
17 590
18 700
18.4 800
18.5 перекрытие

Эксперимент #5

Наблюдение положительного стримерного коронного разряда. Заменим в электродной системе проволочный электрод на пилообразный электрод и вернем полярность электропитания в исходное состояние. Коронирующий электрод – зубчатый, положительное питание;

Процесс коронирования начался при U = 5.5кВ, при этом на остриях коронирующего электрода появились тонкие светящиеся каналы (стримеры), направленные в сторону пластинчатого электрода. По мере увеличения напряжения размер и интенсивность свечения этих каналов, а также коронный ток увеличивался. Запах озона ощущался примерно как при положительной лавинной короне. Переход коронного разряда в искровой разряд произошел при U = 13кВ.

U, кВ I, мкА
0 0
5.5 1
6 3
7 10
8 20
9 35
10 60
11 150
12 300
12.9 410
13 перекрытие

Как было видно из экспериментов, геометрические параметры коронирующего электрода, а также полярность питания существенно влияют на закономерность изменения тока от напряжения, величину напряжения зажигания разряда, величину напряжения пробоя промежутка. Это не все факторы, влияющие на режим протекания коронного разряда, вот более полный список[1,2,3,4]:

  • геометрические параметры межэлектродного пространства:
    • геометрические параметры коронирующего электрода;
    • межэлектродное расстояние;
    • химический состав;
    • влажность;
    • температура;
    • давление;
    • примеси (частицы аэрозолей, например: пыль, дым, туман)

    Электрическая очистка воздуха: принцип работы

    Принцип электрической очистки заключается в следующем: воздух с взвешенными частицами загрязнений (частицы пыли и/или дыма и/или тумана) пропускается со скоростью Vв.п. через межэлектродный промежуток, в котором поддерживается коронный разряд (в нашем случае положительный).

    Частицы пыли сначала электрически заряжаются в поле коронного разряда (положительно), а затем притягиваются к отрицательно заряженным пластинчатым электродам за счет действия электрических сил.

    Зарядка частиц

    Дрейфующие положительные ионы, имеющиеся в большом количестве в межэлектродном коронирующем промежутке, сталкиваются с частицами пыли, из-за чего частицы приобретают положительный электрический заряд. Процесс зарядки выполняется в основном за счет двух механизмов [1,2,4] – ударной зарядки дрейфующими в электрическом поле ионами и диффузионной зарядки ионами, участвующими в тепловом движении молекул. Оба механизма действуют одновременно, но первый более существенен для зарядки крупных частиц (размерами более микрометра), а второй – для более мелких частиц [1,2,4]. Важно отметить, что при интенсивном коронном разряде скорость диффузионной зарядки значительно ниже ударной [4].

    Процессы зарядки [1]

    Процесс ударной зарядки протекает в потоке ионов, движущихся от коронирующего электрода под действием электрического поля. Ионы, оказавшиеся слишком близко к частице, захватываются последней за счет молекулярных сил притяжения, действующих на коротких расстояниях (в том числе сила зеркального отображения, обусловленная взаимодействием заряда иона и наведенного за счет электростатической индукции противоположного заряда на поверхности частицы).

    Механизм диффузионной зарядки выполняется ионами, участвующими в тепловом движении молекул. Ион, оказавшийся достаточно близко к поверхности частицы, захватываются последней за счет молекулярных сил притяжения (в том числе силой зеркального отображения), поэтому вблизи поверхности частицы образуется пустая область, где ионы отсутствуют:

    Из-за образовавшейся разности концентраций возникает диффузия ионов к поверхности частицы (ионы стремятся занять пустую область), и в результате эти ионы оказываются захваченными.

    При любом механизме по мере накопления частицей заряда, на находящиеся вблизи частицы ионы начинает действовать отталкивающая электрическая сила (заряд частицы и ионов одного знака), поэтому скорость зарядки будет со временем снижаться и в некоторый момент прекратится совсем [1,4]. Этим объясняется существование предела зарядки частицы.

    Величина заряда, полученного частицей в коронирующем промежутке, зависит от следующих факторов:

    • способность частицы к зарядке (скорость зарядки и предельный заряд, больше которого частица зарядиться не может);
    • время, отпущенное на процесс зарядки;
    • электрические параметры области, в которой находится частица [1,4] (напряженность электрического поля, концентрация и подвижность ионов)
    Дрейф и осаждение частиц

    В межэлектродном пространстве коронирующей электродной системы присутствует электрическое поле, поэтому на частицу, получившую какой-либо заряд, сразу начинает действовать [1,2,3,4] сила Кулона Fк, из-за чего частица начинает смещаться в направлении осадительного электрода – возникает скорость дрейфа W:

    Значение силы Кулона пропорционально заряду частицы и напряженности электрического поля в месте ее нахождения [1,2,4]:

    Из-за движения частицы в среде возникает [1,2] сила сопротивления Fс, зависящая от размеров и формы частицы, скорости ее движения, а также вязкости среды, поэтому нарастание скорости дрейфа ограничивается. Известно [1]: скорость дрейфа крупной частицы в поле коронного разряда пропорциональна напряженности электрического поля и квадрату ее радиуса, а мелкой – пропорциональна напряженности поля.

    Спустя какое-то время частица достигает поверхности осадительного электрода, где удерживается за счет следующих сил [4]:

    • электростатических сил притяжения, обусловленных наличием заряда на частице;
    • молекулярных сил;
    • сил, обусловленных капиллярными эффектами (в случае присутствия достаточного количества жидкости и способности частицы и электрода к смачиванию).

    Эти силы противодействуют воздушному потоку, стремящемуся сорвать частицу. Частица выведена из воздушного потока.

    Как можно заметить, коронирующий промежуток электродной системы выполняет следующие необходимые для электрической очистки функции:

    • производство положительных ионов для зарядки частиц;
    • обеспечение электрического поля для направленного дрейфа ионов (необходимого для зарядки частиц) и для направленного дрейфа заряженных частиц к осадительному электроду (необходимого для осаждения частиц).

    Некоторые факторы могут оказывать существенное влияние на процесс электрической очистки:

    • высокая количественная концентрация частиц загрязнений; приводит к дефициту ионов [2,3] (большая их часть осаждается на частицах), в результате чего снижается интенсивность коронирования, вплоть до прекращения (явление носит название запирание короны), ухудшению параметров электрического поля в промежутке [1]; это приводит к падению эффективности процесса зарядки;
    • накопление слоя пыли на осадительном электроде:
      • если слой обладает высоким электрическим сопротивлением, то в нем накапливается электрический заряд того же знака, что и заряд дрейфующих частиц (и полярность коронирующего электрода), в результате чего:
        • снижается интенсивность коронного разряда [2,3] (из-за деформации электрического поля в промежутке), что негативно отражается на процессе зарядки частиц и процессе дрейфа частиц к осадительному электроду;
        • заряженный слой оказывает отталкивающее действие на осаждающуюся частицу [2], имеющую заряд того же знака, что негативно отражается на процессе осаждения;

        Электродные системы электрических фильтров

        По мере удаления от коронирующего электрода по направлению вдоль пластин, значение напряженности поля снижается. Условно выделим в межэлектродном промежутке активную область, в пределах которой напряженность поля принимает существенные значения; за пределами этой области необходимые для электрической очистки процессы неэффективны из-за недостаточной напряженности.

        Сценарий движения частицы загрязнения на практике может отличаться от описанного ранее: например, частица так и не достигнет осадительного электрода (а), или осажденная частица может по каким-то причинам оторваться (б) от осадительного электрода с последующим уносом воздушным потоком:

        Очевидно, что для достижения высоких показателей качества очистки необходимо, чтобы выполнялись условия:

        • каждая частица загрязнения должна достигнуть поверхности осадительного электрода;
        • каждая частица, достигнувшая осадительного электрода, должна надежно удерживаться на его поверхности до момента ее удаления при чистке.
        • увеличение скорости дрейфа W;
        • снижение скорости воздушного потока Vв.п.;
        • увеличение длины S осадительных электродов по ходу движения воздуха;
        • уменьшение межэлектродного расстояния L, что приведет к уменьшению расстояния A (которое необходимо преодолеть частице, чтобы достигнуть осадительного электрода).

        Наибольший интерес, конечно, вызывает возможность повышения скорости дрейфа. Как было ранее отмечено, она в основном определяется величиной напряженности электрического поля и зарядом частицы, поэтому для обеспечения ее максимальных значений необходимо поддерживать интенсивный коронный разряд, а также обеспечить достаточное время пребывания (не менее 0,1с [2,3]) частицы в активной области промежутка (чтобы частица успела получить значительный заряд).

        Величина скорости воздушного потока (при постоянном размере активной области) определяет время пребывания частицы в активной области промежутка, и, следовательно, время, отпущенное на процесс зарядки и время, отпущенное на процесс дрейфа. Кроме того, чрезмерное увеличение скорости приводит [3] к возникновению явления вторичного уноса – к вырыванию осажденных частиц с осадительного электрода. Выбор скорости потока является компромиссом, так как снижение скорости приводит к падению объемной производительности аппарата, а значительное увеличение – к резкому ухудшению качества очистки. Обычно скорость в электрофильтрах составляет [1,3] около 1 м/с (может находиться в пределах 0,5…2,5 м/с).

        Увеличение длины S осадительного электрода не сможет оказать значительного положительного эффекта, так как в удлиненной части межэлектродного промежутка за пределами условной активной области (большое удаление от коронирующего электрода) напряженность электрического поля и, следовательно, скорость дрейфа частицы будет мала:

        Установка дополнительного коронирующего электрода в удлиненной части значительно улучшит ситуацию, но для бытового устройства это решение может вызвать проблемы с выработкой токсичных газов (из-за увеличения суммарной протяженности коронирующего электрода):

        Аппараты с таким расположением электродов известны как многопольные электрофильтры [4] (в данном случае двухпольный электрофильтр) и применяются в промышленности для очистки больших объемов газов.

        Из-за сокращения межэлектродного расстояния будет снижена разность потенциалов U, из-за чего уменьшится и размер активной области межэлектродного промежутка. Это приведет к сокращению времени, отпущенного на процесс зарядки и процесс дрейфа частицы, что в свою очередь может привести к снижению качества очистки (особенно для мелких частиц, обладающих низкой способностью к зарядке). Кроме того, уменьшение расстояния приведет к сокращению площади поперечного сечения активной зоны. Решить проблему сокращения площади можно параллельной установкой такой же электродной системы:

        Аппараты с таким расположением электродов известны как многосекционные электрофильтры[4] (в данном случае двухсекционный) и применяются в промышленных установках. У данной конструкции увеличена протяженность коронирующего электрода, что может вызвать проблемы с выработкой токсичных газов.

        Гипотетический высокоэффективный электрический фильтр, наверное, содержал бы некоторое количество электрический полей и секций очистки:

        Каждая поступившая в этот многосекционный многопольный электрофильтр частица успевала бы получить максимально возможный заряд, так как в аппарате обеспечивается активная область зарядки большой протяженности. Каждая заряженная частица достигала бы поверхности осадительного электрода, так как в аппарате обеспечена активная область осаждения большой протяженности и уменьшено расстояние, которое необходимо преодолеть частице, чтобы осесть на электроде. Аппарат без труда справлялся бы и с высокой запыленностью воздуха. Но такая компоновка электродов из-за большой суммарной длины коронирующих электродов будет вырабатывать недопустимо большое количество токсичных газов. Поэтому подобная конструкция совершенно непригодна для использования в устройстве, предназначенном для очистки воздуха, который будет использоваться людьми для дыхания.

        В начале статьи была рассмотрена электродная система, состоящая из двух параллельных пластин. Она обладает очень полезными свойствами в случае ее применения в бытовом электрофильтре:

        • электрический разряд в электродной системе не протекает (ионизационные процессы отсутствуют), поэтому токсичные газы не вырабатываются;
        • в межэлектродном пространстве образуется однородное электрическое поле, поэтому пробойная прочность межэлектродного промежутка выше, чем эквивалентного промежутка с коронирующим электродом.

        Процесс очистки воздуха в модифицированной электродной системе немного отличается – теперь он протекает в 2 стадии: сначала частица проходит коронирующий промежуток с неоднородным полем (активная область 1), где получает электрический заряд, затем поступает в промежуток с однородным электростатическим полем (активная область 2), который обеспечивает дрейф заряженной частицы к осадительному электроду. Таким образом, можно выделить две зоны: зона зарядки (ионизатор) и зона осаждения (осадитель), поэтому данное решение и получило название — двухзонный электрофильтр [2,3]. Пробойная прочность межэлектродного промежутка осадительной зоны выше [1,2] пробойной прочности промежутка зоны зарядки, поэтому к ней приложено большее значение разности потенциалов U2, что обеспечивает большее значение напряженности электрического поля в этой зоне (активная область 2). Пример: рассмотрим два промежутка с одинаковым межэлектродным расстоянием L=30мм: с коронирующим электродом и с пластинчатым электродом; пробойное значение средней напряженности для промежутка с неоднородным полем не превышает 10кВ/см [1]; пробойная прочность промежутка с однородным полем составляет около 28кВ/см, (более, чем в 2 раза выше).

        Увеличение напряженности поля будет способствовать повышению качества очистки, так как сила, обеспечивающая дрейфа заряженных частиц пыли, пропорциональна ее значению. Что примечательно, электродная система зоны осаждения почти не потребляет электроэнергию. Кроме того, так как поле однородное, по всей длине зоны (по ходу движения воздуха) напряженность будет принимать одинаковое значение. Благодаря этому свойству можно увеличить длину электродов осадительной зоны:

        В результате увеличится длина активной области осаждения (активная область 2), что обеспечит увеличение времени, отпущенного на процесс дрейфа. Это будет способствовать повышению качества очистки (особенно для мелких частиц, обладающих низкой скоростью дрейфа).
        В электродную систему можно внести еще одно усовершенствование: увеличить количество электродов в осадительной зоне:

        Это приведет к уменьшению межэлектродного расстояния осадительной зоны, в результате чего:

        • уменьшится расстояние, которое необходимо преодолеть заряженной частице, чтобы достигнуть осадительного электрода;
        • увеличится пробойная прочность межэлектродного промежутка (видно из уравнения критической напряженности воздушного промежутка), благодаря чему будет возможно обеспечить еще более высокие значения напряженности электрического поля в зоне осаждения.

        Протяженность активной области 2 по ходу движения воздуха при этом, что важно, не уменьшится. Поэтому увеличение количества электродов в осадителе тоже будет способствовать повышению качества очистки.

        Заключение

        В конечном счете, мы пришли к двухзонной электродной системе, обладающей высоким качеством очистки от взвешенных частиц, даже мелких, улавливание которых вызывает наибольшие трудности (низкая способность к зарядке и, следовательно, низкое значение скорости дрейфа) при низком уровне вырабатываемых токсичных газов (при условии использования положительной лавинной короны). Конструкция имеет и недостатки: при высокой количественной концентрации пыли возникнет явление запирания короны, что может привести к значительному снижению эффективности очистки. Как правило, воздух жилых помещений не содержит такого количества загрязнений, поэтому такой проблемы возникнуть не должно. Благодаря неплохому сочетанию характеристик устройства с аналогичными электродными системами успешно применяются для тонкой очистки воздуха в помещениях.

        По возможности в следующей части будут выложены материалы по конструкции и сборке в домашних условиях полноценного двухзонного электростатического очистителя воздуха.

        Огромная благодарность Яне Жировой за предоставленную фотокамеру: без нее качество фото- и видеоматериалов было бы значительно хуже, а фото коронного разряда вообще бы отсутствовали.

        Источники

        1. Электрофизические основы техники высоких напряжений. И.П.Верещагин, Ю.Н. Верещагин. – М.: Энергоатомиздат, 1993г.;
        2. Очистка промышленных газов электрофильтрами. В.Н. Ужов. – М.: Издательство «Химия», 1967г.;
        3. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Г.М.-А. Алиев. – М.: Металлургия, 1986г.;
        4. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. – М., Химия, 1981г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *