الیکٹرک گیس کی صفائی - electrostatic precipitators کے آپریشن کی جسمانی بنیاد
اگر آپ ایک مضبوط برقی میدان کے عمل کے زون سے دھول بھری گیس کو گزرتے ہیں، تو نظریاتی طور پر دھول کے ذرات ایک برقی چارج حاصل کریں اور تیز ہونا شروع ہو جائے گا، برقی میدان کی قوت کی خطوط کے ساتھ الیکٹروڈز کی طرف بڑھے گا، جس کے بعد ان پر جمع ہو جائے گا۔
تاہم، یکساں برقی میدان کے حالات میں، بڑے پیمانے پر آئنوں کی نسل کے ساتھ اثر آئنائزیشن حاصل کرنا ممکن نہیں ہوگا، کیونکہ اس صورت میں الیکٹروڈز کے درمیان خلا کی تباہی یقینی طور پر واقع ہوگی۔
لیکن اگر برقی میدان غیر ہم آہنگ ہے، تو اثر آئنائزیشن خلا کے ٹوٹنے کا باعث نہیں بنے گا۔ یہ حاصل کیا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر، درخواست دے کر کھوکھلی بیلناکار کپیسیٹر، مرکزی الیکٹروڈ کے قریب، جس پر برقی فیلڈ کا تناؤ E بیرونی بیلناکار الیکٹروڈ کے قریب سے کہیں زیادہ ہوگا۔
مرکزی الیکٹروڈ کے قریب، برقی میدان کی طاقت زیادہ سے زیادہ ہو گی، جب کہ اس سے باہر کے الیکٹروڈ کی طرف جاتے ہوئے، طاقت E پہلے تیزی سے اور نمایاں طور پر کم ہو جائے گی، اور پھر کم ہوتی رہے گی، لیکن آہستہ آہستہ۔
الیکٹروڈز پر لگائی جانے والی وولٹیج کو بڑھا کر، ہم سب سے پہلے ایک مستقل سنترپتی کرنٹ حاصل کرتے ہیں، اور وولٹیج کو مزید بڑھا کر، ہم مرکزی الیکٹروڈ پر برقی میدان کی طاقت میں ایک اہم قدر اور جھٹکے کے آغاز کا مشاہدہ کرنے کے قابل ہو جائیں گے۔ اس کے قریب ionization.
جیسے جیسے وولٹیج میں مزید اضافہ ہوتا ہے، آئنائزیشن کا اثر سلنڈر میں تیزی سے بڑے علاقے میں پھیل جائے گا اور الیکٹروڈز کے درمیان خلا میں کرنٹ بڑھ جائے گا۔
نتیجے کے طور پر، ایک کورونا ڈسچارج ہو جائے گا، لہذا آئن کی پیداوار دھول کے ذرات کو چارج کرنے کے لیے کافی ہوگی۔، اگرچہ خلا کا حتمی توڑ کبھی نہیں ہوگا۔
ایک گیس میں دھول کے ذرات کو چارج کرنے کے لیے کورونا ڈسچارج حاصل کرنے کے لیے، نہ صرف ایک بیلناکار کپیسیٹر موزوں ہے، بلکہ الیکٹروڈز کی ایک مختلف ترتیب بھی ہے جو ان کے درمیان غیر ہم آہنگ برقی میدان فراہم کر سکتی ہے۔
مثال کے طور پر وسیع پیمانے پر الیکٹرو فلٹرز، جس میں متوازی پلیٹوں کے درمیان نصب ڈسچارج الیکٹروڈ کی ایک سیریز کا استعمال کرتے ہوئے ایک غیر ہم آہنگ برقی فیلڈ تیار کیا جاتا ہے۔
اہم تناؤ اور نازک تناؤ کا تعین جس پر کورونا واقع ہوتا ہے اسی تجزیاتی انحصار کی وجہ سے کیا جاتا ہے۔
غیر ہم جنس برقی میدان میں، الیکٹروڈز کے درمیان غیر ہم آہنگی کی مختلف ڈگریوں والے دو علاقے بنتے ہیں۔ کورونا خطہ پتلی الیکٹروڈ کے قریب مخالف علامت والے آئنوں اور مفت الیکٹرانوں کی پیداوار کو فروغ دیتا ہے۔
مفت الیکٹران، منفی آئنوں کے ساتھ، مثبت بیرونی الیکٹروڈ کی طرف دوڑتے ہیں، جہاں وہ اسے اپنا منفی چارج دیتے ہیں۔
یہاں پر کورونا کو ایک اہم حجم سے ممتاز کیا گیا ہے، اور الیکٹروڈز کے درمیان مرکزی جگہ مفت الیکٹرانوں اور منفی چارج شدہ آئنوں سے بھری ہوئی ہے۔
نلی نما الیکٹرو اسٹاٹک پریپیٹیٹرز میں، گیس کو 20 سے 30 سینٹی میٹر قطر کے عمودی ٹیوبوں سے گزارا جاتا ہے، جس میں ٹیوبوں کے مرکزی محور کے ساتھ 2 - 4 ملی میٹر الیکٹروڈ پھیلے ہوتے ہیں۔ ٹیوب ایک جمع کرنے والا الیکٹروڈ ہے، کیونکہ پھنسی ہوئی دھول اس کی اندرونی سطح پر جم جاتی ہے۔
ایک پلیٹ پریسیپیٹیٹر میں ڈسچارج الیکٹروڈز کی قطار ہوتی ہے جو پلیٹوں کے درمیان مرکوز ہوتی ہے، اور دھول پلیٹوں پر جم جاتی ہے۔ چارجنگ کے دوران، دھول کے ذرات تیز ہو جاتے ہیں کیونکہ وہ جمع کرنے والے الیکٹروڈ کی طرف بڑھتے ہیں۔
بیرونی زون میں دھول کی حرکت کی رفتار کا تعین کرنے والے کورونا خارج ہونے والا مادہ پارٹیکل چارج اور ایروڈینامک ونڈ فورس کے ساتھ برقی میدان کا تعامل ہے۔
وہ قوت جو دھول کے ذرات کو جمع کرنے والے الیکٹروڈ کی طرف بڑھنے کا سبب بنتی ہے۔ الیکٹروڈز کے برقی میدان کے ساتھ ذرات کے چارج کے تعامل کی کولمب قوت… جیسے ہی ذرہ جمع کرنے والے الیکٹروڈ کی طرف بڑھتا ہے، فعال کولمب فورس ہیڈ ڈریگ فورس سے متوازن ہوتی ہے۔ جمع کرنے والے الیکٹروڈ میں ذرہ کے بڑھنے کی رفتار کا حساب ان دو قوتوں کو مساوی کرکے لگایا جاسکتا ہے۔
الیکٹروڈ پر ذرات کے جمع ہونے کا معیار اس طرح کے عوامل سے متاثر ہوتا ہے جیسے: ذرہ کا سائز، ان کی رفتار، چالکتا، نمی، درجہ حرارت، الیکٹروڈ کی سطح کا معیار وغیرہ۔لیکن سب سے اہم چیز دھول کی برقی مزاحمت ہے۔ سب سے بڑا مزاحمت دھول گروپوں میں تقسیم کیا جاتا ہے:
104 اوہم * سینٹی میٹر سے کم کی مخصوص برقی مزاحمت کے ساتھ دھول
جب ایسا ذرہ مثبت چارج شدہ جمع کرنے والے الیکٹروڈ کے ساتھ رابطے میں آتا ہے، تو یہ فوری طور پر اپنا منفی چارج کھو دیتا ہے، الیکٹروڈ پر فوری طور پر مثبت چارج حاصل کر لیتا ہے۔ اس صورت میں، ذرہ کو فوری طور پر آسانی سے الیکٹروڈ سے دور کیا جا سکتا ہے، اور صفائی کی کارکردگی کم ہو جائے گی۔
104 سے 1010 اوہم * سینٹی میٹر کی مخصوص برقی مزاحمت کے ساتھ دھول۔
اس طرح کی دھول الیکٹروڈ پر اچھی طرح سے جم جاتی ہے، پائپ سے آسانی سے ہل جاتی ہے، فلٹر بہت مؤثر طریقے سے کام کرتا ہے۔
1010 اوہم * سینٹی میٹر سے زیادہ کی مخصوص برقی مزاحمت کے ساتھ دھول۔
الیکٹرو اسٹاٹک پریپیٹیٹر کے ذریعہ دھول آسانی سے نہیں پکڑی جاتی ہے۔ تیز ذرات بہت آہستہ سے باہر نکلتے ہیں، الیکٹروڈ پر منفی چارج شدہ ذرات کی تہہ موٹی ہو جاتی ہے۔ چارج شدہ پرت نئے آنے والے ذرات کو جمع ہونے سے روکتی ہے۔ صفائی کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔
سب سے زیادہ برقی مزاحمت والی دھول — میگنیسائٹ، جپسم، سیسہ کے آکسائیڈ، زنک وغیرہ۔ درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوتا ہے، دھول کی مزاحمت پہلے (نمی کے بخارات کی وجہ سے) اتنی ہی شدت سے بڑھتی ہے، اور پھر مزاحمت کم ہوتی ہے۔ گیس کو نم کرکے اور اس میں کچھ ری ایجنٹس (یا کاجل، کوک کے ذرات) شامل کرکے، آپ دھول کی مزاحمت کو کم کرسکتے ہیں۔
فلٹر میں داخل ہونے پر، کچھ دھول گیس کے ذریعے اٹھا کر دوبارہ لے جایا جا سکتا ہے، یہ گیس کی رفتار اور جمع کرنے والے الیکٹروڈ کے قطر پر منحصر ہے۔ پہلے سے پھنسی ہوئی دھول کو فوری طور پر پانی سے دھو کر ثانوی داخلے کو کم کیا جا سکتا ہے۔
فلٹر کی کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت کچھ تکنیکی عوامل کی طرف سے مقرر کیا جاتا ہے.درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، کورونا کرنٹ اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ تاہم، بریک ڈاؤن وولٹیج میں کمی کی وجہ سے فلٹر کا مستحکم آپریٹنگ وولٹیج کم ہو جاتا ہے۔ زیادہ نمی کا مطلب ہے کم کورونا کرنٹ۔ زیادہ گیس کی رفتار کا مطلب ہے کم کرنٹ۔
گیس جتنی صاف ہوگی - کورونا کرنٹ جتنا زیادہ ہوگا، گیس اتنی ہی دھول ہوگی - کورونا کرنٹ اتنا ہی کم ہوگا۔ سب سے اہم بات یہ ہے کہ آئنز دھول سے 1000 گنا زیادہ تیزی سے حرکت کرتے ہیں، اس لیے جب ذرات چارج ہوتے ہیں تو کورونا کرنٹ کم ہوجاتا ہے اور فلٹر میں جتنی زیادہ دھول ہوتی ہے، کورونا کرنٹ اتنا ہی کم ہوتا ہے۔
انتہائی گرد آلود حالات میں (Z1 25 سے 35 g/m23) کورونا کرنٹ تقریباً صفر تک گر سکتا ہے اور فلٹر کام کرنا بند کر دے گا۔ اسے کراؤن لاکنگ کہتے ہیں۔
ایک مقفل کورونا کے نتیجے میں دھول کے ذرات کو کافی چارج فراہم کرنے کے لیے آئنوں کی کمی ہوتی ہے۔ اگرچہ کراؤن شاذ و نادر ہی مکمل طور پر بند ہو جاتا ہے، لیکن الیکٹرو سٹیٹک پریپیٹیٹر دھول بھرے ماحول میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ نہیں کرتا ہے۔
دھات کاری میں، پلیٹ الیکٹرو فلٹرز اکثر استعمال ہوتے ہیں، جن کی خصوصیت اعلی کارکردگی ہے، جو کم توانائی کی کھپت کے ساتھ 99.9% تک دھول کو ہٹاتی ہے۔
الیکٹرو فلٹر کا حساب لگاتے وقت، اس کی کارکردگی، آپریشن کی کارکردگی، کورونا بنانے کے لیے توانائی کی کھپت کے ساتھ ساتھ الیکٹروڈ کے کرنٹ کا بھی حساب لگایا جاتا ہے۔ فلٹر کی کارکردگی اس کے فعال حصے کے رقبے سے پائی جاتی ہے:
الیکٹرو فلٹر کے فعال حصے کے علاقے کو جانتے ہوئے، خصوصی میزوں کا استعمال کرتے ہوئے ایک مناسب فلٹر ڈیزائن کا انتخاب کیا جاتا ہے۔ فلٹر کی کارکردگی معلوم کرنے کے لیے، فارمولہ استعمال کریں:
اگر دھول کے ذرات کا سائز گیس کے مالیکیولز (تقریباً 10-7m) کے اوسط آزاد راستے کے مطابق ہے، تو ان کے انحراف کی رفتار فارمولے سے معلوم کی جا سکتی ہے:
بڑے ایروسول ذرات کے بڑھنے کی رفتار فارمولے سے پائی جاتی ہے:
ہر دھول کے حصے کے لیے فلٹر کی کارکردگی الگ سے تیار کی جاتی ہے، جس کے بعد الیکٹرو اسٹاٹک پریپیٹیٹر کی مجموعی کارکردگی قائم ہوتی ہے:
فلٹر میں برقی میدان کی آپریٹنگ شدت اس کی تعمیر، الیکٹروڈ کے درمیان فاصلے، کورونا الیکٹروڈ کے رداس اور آئنوں کی نقل و حرکت پر منحصر ہے۔ الیکٹرو فلٹر کے لیے معمول کے آپریٹنگ وولٹیج کی حد 15*104 سے 30*104 V/m ہے۔
عام طور پر رگڑ کے نقصانات کا حساب نہیں لگایا جاتا، لیکن صرف 200 Pa سمجھا جاتا ہے۔ کورونا پیدا کرنے کے لیے توانائی کی کھپت فارمولے سے پائی جاتی ہے:
میٹالرجیکل دھول جمع کرتے وقت کرنٹ اس طرح قائم ہوتا ہے:
الیکٹرو فلٹر کا انٹر الیکٹروڈ فاصلہ اس کی تعمیر پر منحصر ہے۔ جمع کرنے والے الیکٹروڈ کی لمبائی کا انتخاب دھول جمع کرنے کی مطلوبہ ڈگری کے لحاظ سے کیا جاتا ہے۔
الیکٹروسٹیٹک پریپیٹیٹرز عام طور پر صاف ڈائی الیکٹرکس اور صاف کنڈکٹرز سے دھول لینے کے لیے استعمال نہیں ہوتے ہیں۔ مسئلہ یہ ہے کہ انتہائی کوندنے والے ذرات آسانی سے چارج ہو جاتے ہیں، لیکن وہ جمع کرنے والے الیکٹروڈ پر بھی تیزی سے خارج ہو جاتے ہیں اور اس لیے فوری طور پر گیس کے دھارے سے ہٹا دیے جاتے ہیں۔
ڈائی الیکٹرک ذرات جمع کرنے والے الیکٹروڈ پر جم جاتے ہیں، اس کے چارج کو کم کرتے ہیں اور ریورس کورونا کی تشکیل کا باعث بنتے ہیں، جو فلٹر کو صحیح طریقے سے کام کرنے سے روکتا ہے۔ الیکٹرو اسٹاٹک پریسیپیٹیٹر کے لیے عام آپریٹنگ ڈسٹ کا مواد 60 g/m23 سے کم ہے، اور زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت جس پر الیکٹرو اسٹاٹک پریپیٹیٹرز استعمال کیے جاتے ہیں +400 °C ہے۔
اس موضوع پر بھی دیکھیں:
الیکٹروسٹیٹک فلٹرز - ڈیوائس، آپریشن کے اصول، اطلاق کے علاقے