靜電技術在電腦機箱設備的防塵應用研究

魏香林++梁柱++何啟龍++張列++徐斌鋒

摘 要：目前，臺式電腦主機箱因自身條件限制等因素，主板、CPU、風扇等零部件由于清潔不方便等原因，灰塵日積月累影響了零部件正常使用壽命，進而影響工作效率。據調查，在現有的技術條件下，如果是在空氣流通較小的環境下，客戶新購買電腦產品使用3個月左右便需要進行一次灰塵清潔；而在空氣流通較大的環境下，大約1個月左右便需要進行一次灰塵清潔。在現有的技術前提下，要求研究一種新的環保產品、采用新的防塵技術來提高產品使用壽命。

關鍵詞：靜電應用 除塵技術 環保

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（b）-0060-02

1 分析現狀

目前，電腦防塵的設備只有較為簡單的防塵網，只能起到部分作用，電腦機箱依然有較多的灰塵。在較長的時間范圍周期，機箱內積累較多灰塵而影響主板、內存、顯卡、電源、散熱器等設備正常工作，這種環境下，對電腦配件中的主板、顯卡、CPU、卡槽、風扇、散熱器、機箱電源等產生較大的影響。輕則影響配件的正常使用壽命；重則由于產生靜電導致配件突然損壞，造成客戶數據丟失等嚴重后果。對于研發臺式電腦機箱防塵設備的新產品要求更高，新產品將融合散熱、產生靜電、防塵等功能，將更好地保護電腦機箱中的每個配件，并更有效地提高其使用壽命，滿足客戶更高的要求，提升產品在市場中的競爭力，增強產品在行業中的影響力。

2 研究思路

經過對上述問題的分析及技術方案研究，對研究的新產品提出幾點設想：（1）產品需具有散熱及除塵功能；（2）采用較先進的靜電技術；（3）新產品還將實現凈化空氣的效果。

采用靜電技術進行防塵，其主要利用直流電源產生的電場比較強會導致氣體電離的情況出現，從而出現電暈放電，讓那些懸浮的塵粒荷電，并且，受到電場力作用，將懸浮塵粒從氣體中分離，利用防塵設備捕捉塵粒。主要工作原理是：在陰極和陽極基礎上，利用曲率半徑值的變化，再利用直流電的靜電場效應將氣體電離，從而形成陰離子與陽離子以及電子，其會向極性相反電極運動。在運動的時候，三者會通過電場中的粉塵進行碰撞，當累積到某種程度的時候，利用震打陰陽極會讓粉塵脫落下來，從而分離氣體和粉塵。

3 靜電技術應用研究

電腦機箱中部件工作區域大約為100 mm×100 mm，其防塵范圍相對較大，在應用中將采用氣體電離與電暈放電技術進行防塵，通過設備釋放離子氣體，在電場作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動，當離子在電場周圍獲較高的速度與能力時，將與空氣中中性的原子分解的正、負離子相撞（見圖1）。此時，負離子本身的運動速度將超越正離子，在電壓一定的情況下，負電暈產生的電流比正電暈產生的電流高。但擊穿電源電壓反而比較穩定，穩定性較好，可以得到較高操作電壓和電流的負電暈極，產生的臭氧和氮氧化物量較少。

在應用靜電技術除塵過程中，在靜電力作用下，做定向運動的離子與空氣中的塵粒發生碰撞，使其具有電荷的現象，稱為電場電荷。因擴散現象而產生的塵粒電荷，稱為擴散電荷。在實驗數據中得到：當dc>0.6 μm的塵粒，以電場荷電為主；對dc<0.3 μm的塵粒，則以擴散荷電為主；dc介于0.3～0.6 μm的塵粒則兩者兼而有之。離子和塵粒之間的碰撞會產生電荷，并且隨著塵粒的電荷不斷增加，形成一個與外加電場相反的電場，電場強度也逐漸加強，使離子不能碰到塵粒表面。這個時候，塵粒電荷也會飽和。

εP與粉塵的導電性能有關。對導電材料εP=∞；絕緣材料εP=1；金屬氧化物εP=12～18；石英εP=4.0。

從公式中可以得出，塵粒直徑dc、相對介電數εP和電場強度是影響塵粒荷電的關鍵因素。當塵粒質量增大時將吸咐在部件表面，隨著時間其塵粒積累日益增多，而采用靜電技術可以有效防止塵粒飽和，達到環保效果。

4 提高驅進效率

假如在機箱內氣體和粉塵水平方向的速度為υ（m/s）；防塵設備內某一周期內氣體含塵濃度為q（g/m3）；氣流運動方向上每單位長度積塵面積為a（m2/m）；氣流運動方向上防塵器的橫斷面積為F（m2）；電場長度為l（m）；塵粒的驅進度為氣流運動方向上防塵器的橫斷面積為F（m2）；電場長度為l（m）；塵粒的驅進速度為ω（m/s）。

在dτ時間一定的情況下，dχ空間捕集的粉塵量：dm=α（dχ）ωdτq=-F（dx）dq。從該式可以看出，若是防塵效率固定，那么防塵器的尺寸面積越大塵粒的驅進速度越小，當風力較大時防塵器的效率較低。在這個實驗過程中沒有考慮塵粒的類別、塵粒的性質、臨時空氣的流動動力分析以及塵粒二次揚塵等因素的影響，所以實際值要比理論值低。塵粒的大小、氣流速度、氣流的溫度、塵粒所攜帶的電荷大小、塵粒電極的類型等因素都對驅進速度的效率產生影響。因此，大量的實驗數據表明：有效驅進速度數值與理論驅進速度相差較大。利用前沿的靜電技術進行防塵，可以較大程度地提高效率，并可減少或凈化空氣中的塵粒物體，達到環保效果。

5 結語

隨著我國經濟的飛速發展，人們生活水平也日益提高，對環境質量也有了更高的要求。隨著國家對環境意識的不斷增強，環保標準的不斷嚴格和靜電除塵技術的快速發展，針對靜電儀器設備投資大、運行耗能量高等特點，還需對靜電除塵器進行降低成本、降低能耗等相關技術進行改造，使靜電除塵器更加高效，促進國家快速實現綠色技術。

參考文獻

[1] 邱益深.簡析靜電除塵器的幾種新技術應用[J].廣東科技，2013，22（2）：114-115.

[2] 靳文學.靜電除塵器原理、運行及檢修[J].大眾標準化，2008（S2）：62-65.

[3] 劉媛，閆駿，井鵬，等.濕式靜電除塵技術研究及應用[J].環境科學與技術，2014，37（6）：83-88.

[4] 廖谷然.72 kV/1.0 A靜電除塵用高頻高壓電源的設計與實現[D].太原理工大學，2013.

[5] 楊亞平，趙通，劉俊龍，等.無電暈靜電除塵技術在CFB鍋爐上的應用研究[J].能源技術與管理，2013，38（1）：117-120.