静电技术在电脑机箱设备的防尘应用研究

魏香林++梁柱++何启龙++张列++徐斌锋

摘 要：目前，台式电脑主机箱因自身条件限制等因素，主板、CPU、风扇等零部件由于清洁不方便等原因，灰尘日积月累影响了零部件正常使用寿命，进而影响工作效率。据调查，在现有的技术条件下，如果是在空气流通较小的环境下，客户新购买电脑产品使用3个月左右便需要进行一次灰尘清洁；而在空气流通较大的环境下，大约1个月左右便需要进行一次灰尘清洁。在现有的技术前提下，要求研究一种新的环保产品、采用新的防尘技术来提高产品使用寿命。

关键词：静电应用 除尘技术 环保

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（b）-0060-02

1 分析现状

目前，电脑防尘的设备只有较为简单的防尘网，只能起到部分作用，电脑机箱依然有较多的灰尘。在较长的时间范围周期，机箱内积累较多灰尘而影响主板、内存、显卡、电源、散热器等设备正常工作，这种环境下，对电脑配件中的主板、显卡、CPU、卡槽、风扇、散热器、机箱电源等产生较大的影响。轻则影响配件的正常使用寿命；重则由于产生静电导致配件突然损坏，造成客户数据丢失等严重后果。对于研发台式电脑机箱防尘设备的新产品要求更高，新产品将融合散热、产生静电、防尘等功能，将更好地保护电脑机箱中的每个配件，并更有效地提高其使用寿命，满足客户更高的要求，提升产品在市场中的竞争力，增强产品在行业中的影响力。

2 研究思路

经过对上述问题的分析及技术方案研究，对研究的新产品提出几点设想：（1）产品需具有散热及除尘功能；（2）采用较先进的静电技术；（3）新产品还将实现净化空气的效果。

采用静电技术进行防尘，其主要利用直流电源产生的电场比较强会导致气体电离的情况出现，从而出现电晕放电，让那些悬浮的尘粒荷电，并且，受到电场力作用，将悬浮尘粒从气体中分离，利用防尘设备捕捉尘粒。主要工作原理是：在阴极和阳极基础上，利用曲率半径值的变化，再利用直流电的静电场效应将气体电离，从而形成阴离子与阳离子以及电子，其会向极性相反电极运动。在运动的时候，三者会通过电场中的粉塵进行碰撞，当累积到某种程度的时候，利用震打阴阳极会让粉尘脱落下来，从而分离气体和粉尘。

3 静电技术应用研究

电脑机箱中部件工作区域大约为100 mm×100 mm，其防尘范围相对较大，在应用中将采用气体电离与电晕放电技术进行防尘，通过设备释放离子气体，在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，当离子在电场周围获较高的速度与能力时，将与空气中中性的原子分解的正、负离子相撞（见图1）。此时，负离子本身的运动速度将超越正离子，在电压一定的情况下，负电晕产生的电流比正电晕产生的电流高。但击穿电源电压反而比较稳定，稳定性较好，可以得到较高操作电压和电流的负电晕极，产生的臭氧和氮氧化物量较少。

在应用静电技术除尘过程中，在静电力作用下，做定向运动的离子与空气中的尘粒发生碰撞，使其具有电荷的现象，称为电场电荷。因扩散现象而产生的尘粒电荷，称为扩散电荷。在实验数据中得到：当dc>0.6 μm的尘粒，以电场荷电为主；对dc<0.3 μm的尘粒，则以扩散荷电为主；dc介于0.3～0.6 μm的尘粒则两者兼而有之。离子和尘粒之间的碰撞会产生电荷，并且随着尘粒的电荷不断增加，形成一个与外加电场相反的电场，电场强度也逐渐加强，使离子不能碰到尘粒表面。这个时候，尘粒电荷也会饱和。

εP与粉尘的导电性能有关。对导电材料εP=∞；绝缘材料εP=1；金属氧化物εP=12～18；石英εP=4.0。

从公式中可以得出，尘粒直径dc、相对介电数εP和电场强度是影响尘粒荷电的关键因素。当尘粒质量增大时将吸咐在部件表面，随着时间其尘粒积累日益增多，而采用静电技术可以有效防止尘粒饱和，达到环保效果。

4 提高驱进效率

假如在机箱内气体和粉尘水平方向的速度为υ（m/s）；防尘设备内某一周期内气体含尘浓度为q（g/m3）；气流运动方向上每单位长度积尘面积为a（m2/m）；气流运动方向上防尘器的横断面积为F（m2）；电场长度为l（m）；尘粒的驱进度为气流运动方向上防尘器的横断面积为F（m2）；电场长度为l（m）；尘粒的驱进速度为ω（m/s）。

在dτ时间一定的情况下，dχ空间捕集的粉尘量：dm=α（dχ）ωdτq=-F（dx）dq。从该式可以看出，若是防尘效率固定，那么防尘器的尺寸面积越大尘粒的驱进速度越小，当风力较大时防尘器的效率较低。在这个实验过程中没有考虑尘粒的类别、尘粒的性质、临时空气的流动动力分析以及尘粒二次扬尘等因素的影响，所以实际值要比理论值低。尘粒的大小、气流速度、气流的温度、尘粒所携带的电荷大小、尘粒电极的类型等因素都对驱进速度的效率产生影响。因此，大量的实验数据表明：有效驱进速度数值与理论驱进速度相差较大。利用前沿的静电技术进行防尘，可以较大程度地提高效率，并可减少或净化空气中的尘粒物体，达到环保效果。

5 结语

随着我国经济的飞速发展，人们生活水平也日益提高，对环境质量也有了更高的要求。随着国家对环境意识的不断增强，环保标准的不断严格和静电除尘技术的快速发展，针对静电仪器设备投资大、运行耗能量高等特点，还需对静电除尘器进行降低成本、降低能耗等相关技术进行改造，使静电除尘器更加高效，促进国家快速实现绿色技术。

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