第六章 除塵裝置

《第六章 除塵裝置》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《第六章 除塵裝置（40頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第六章 除塵裝置 §6-１機械除塵器 重點：１.重力沉降室的設計 　 2．旋風除塵器的工作原理 　　 3．旋風除塵器的壓力損失結構及影響除塵效率的因素 機械力除塵裝置是相對電除塵器而言。除重力沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器外，還包括濕式除塵器和袋式除塵器等,其除塵機理可概括為五個方面： 1．重力沉降：氣流中的塵粒依靠重力自然沉降,從氣流中分離出來。主要適用于粒徑較大的塵粒,沉降速度V較小。 ２.離心碰撞：含塵氣流作圓周運動時,在慣性離心力作用下，塵粒和氣流產(chǎn)生相對運動,使塵粒從氣流中分離。主要適用于１０μm以上的塵粒。 ３．慣性碰撞：含塵氣流運動過程中遇到障礙物（

2、如擋板、水滴等)時，氣流會改變方向而繞流,細小的塵粒會隨氣流一起流動,而較大的塵粒慣性較大，則脫離流線保持自身的慣性運動，于是塵粒就和物體發(fā)生了碰撞。見圖5-1（ａ）. ４．滯留：細小的塵粒隨氣流繞流時，如流線和物體表面靠得很近,有些塵粒就和物體表面接觸,從氣流中分離出來.見圖5—２(b）。 5．擴散：小于1μm的微小粒子在氣流中會和氣體一樣作不規(guī)則的布朗運動，布朗運動 隨粒徑減小而增大。若作布朗運動的塵粒和物體表面接觸，就可能從氣流中分離,這種分離機理稱為擴散。見圖5－１（ｃ）。 除此之外，還涉及篩濾、靜電力和聲波凝聚作用等. 一、重力沉降室 重力沉降室是通過重力從氣流中分離塵粒

3、的。其結構如圖所示. 沉降室可能是所有空氣污染控制裝置中最簡單和最粗糙的裝置。就其本身的特點而論,有廣泛的用途。能用于分離顆粒分布中的大顆粒，在某些情況下，其本身就是能進行適當?shù)奈廴究刂疲闹饕猛臼菍Ω行У目刂蒲b置作為一種初篩選裝置。在大顆粒特別多的地方,沉降室能除掉顆粒分布中的大量大顆粒，這些顆粒如不除掉，就要堵塞其它控制裝置。 （一） 原理：利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理.含塵氣流進入沉降室后，引流動截面積擴大，流速迅速下降，氣流為層流，塵粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降. a．沉降速度 由第三章可知，懸浮在空氣中的塵粒在重力作用下降落時，起初作加速運動,但當

4、空氣的阻力增大到使塵粒所受的合力為零時，它就開始作勻速下降,塵粒的降落速度達到最大恒定速度,該速度即為沉降速度us。 層流區(qū)：雷諾數(shù)Rep≤1,對球形粒子而言： 　 　 　 　 　 （6－2） 當介質為空氣時ρp〉>ρ則有： 　 　 　(6-3) 由上式可見Ｖt，若dp小,則Vｔ就小,故小顆粒就難分離。 若將雷諾數(shù)Ｒeｐ=1代入,可求出塵粒沉降時的臨界粒徑dc。 　 　 　得 　 代入(６—2)得: 　 　 　 　 　 　 　(6—４） 一般說來方程式6-3應用于粒徑小于５０μｍ的球形塵粒，小于100μｍ得塵粒誤差也不

5、大.工業(yè)粉塵粒徑大致為1-1０0μm，粒徑小于5μｍ的塵粒實際沉降速度要比Sｔoｃｋｓ定律預示的大,需修正。故dp≤５μm的塵粒:uｓ＝c·ｕｓ·Stockｓ ｃ為修正系數(shù),在空氣中溫度為2０℃，壓強為１atｍ時, ｄp為μm。 在其它溫度下，Ｋc值就變化, （二） 重力沉降室的設計 假設通過重力沉降室斷面的水平氣流的速度V分布式均勻的，呈層流狀態(tài);入口斷面上粉塵分布均勻（即每個顆粒以自己的沉降末端速度沉降，互不影響）；在氣流流動方向上塵粒和氣流速度相等，就可得到除塵設計的簡單模式。 1．沉降時間和（最小粒徑時的）沉降速度 塵粒的沉降速度為Vt，沉降室的長、寬、高分別為Ｌ、W、H

6、,要使沉降速度為Vt的塵粒在沉降室內(nèi)全部去除,氣流在沉降室內(nèi)的停留時間 t（）應大于或等于塵粒從頂部沉降到灰斗的時間(），即： 將 　代入上式，可求出沉降室能１０0％捕集的最小粒徑dmin 上式是在理想狀況下得到的,實際中常出現(xiàn)反混現(xiàn)象,工程上常用3６代替式中的18,這樣理論和實踐更接近。室內(nèi)的氣流速度u應根據(jù)塵粒的密度和粒徑確定.常取0.3-0.5m/s，一般取0.2—2m/ｓ. 沉降室的設計:概括1．沉降時間,2。沉降速度（按要求沉降的最小顆粒) 2。沉降室尺寸 先按算出捕集塵粒的沉降速度ｕs，在假設沉降室內(nèi)的氣流速度Ｖ和沉降室高度H(或寬度Ｗ），而后求沉降室的長度

7、和寬度（或高度)。 Q=WＨV=WLVt 沉降室長度: 沉降室寬度： 　 ?。褳樘幚須饬髁?m3/s （三）沉降室的結構 重力除塵一般是讓氣流慢慢地通過結構簡單而體積較大的除塵室，這樣可為顆粒提供落入底部灰斗的機會.顆粒需要降落的距離可通過在除塵室中放置一些水平隔板而縮短。 類型:重力沉降室可放置導流板,以改變氣流的方向,以產(chǎn)生慣性作用，也可利用魚鱗板、百葉窗以產(chǎn)生慣性作用.有單層沉降室，有多層沉降式（平行的放置一些隔板)。折流板式沉降室(垂直的折流板安裝在沉降室的頂部,慣性作用力會增強顆粒的重力作用。當氣流被繞過折流板底部的時候，由于氣流路徑上這段彎曲部分的慣性作用

8、,顆粒被分離下來。 四、實際性能和測試 沉降式的實際性能幾乎從不進行實驗測量或測試，在最好的情況下，這種裝置也只能作為氣體的初級凈化，除去最大和最重的顆粒。沉降室的除塵效率約為４0—70％，僅用于分離dp>50μm的塵粒。穿過沉降室的顆粒物必須用其它的裝置繼續(xù)捕集。 優(yōu)點:結構簡單、投資少、易維護管理、壓損小（50—１３０Pa). 缺點:占地面積大、除塵效率低。 1．設計要求 （１)。保證粉塵能沉降,Ｌ足夠長； （2)．氣流在沉降室的停留時間要大于塵粒沉降所需的時間. （3)．能100%沉降的最小粒徑 　 2．設計的主要內(nèi)容 根據(jù)粒徑dp算出1)Ｖt；2)初始確定：

9、Ｖ、H,，根據(jù)求長度L。 3)根據(jù)進氣量Q求寬度B，Q=VＢＨ． 二、旋風除塵器 旋風除塵器是利用旋轉氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的，用來分離粒徑大于５—10μm以上的的顆粒物。工業(yè)上已有100多年的歷史. 特點：結構簡單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失中等,動力消耗不大,可用于各種材料制造，能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體，并可回收干顆粒物。 優(yōu)點:效率80%左右，捕集<5μm顆粒的效率不高，一般作預除塵用。 (一)工作原理 1．旋風器內(nèi)的氣流運動 氣流運動:從宏觀上看,可歸結為三個運動：外渦流、內(nèi)渦流、上渦流。 普通旋風器由筒體、錐體、排出管等部分組

10、成，見圖7—８Ｐ２89。含塵氣流由進口沿切線方向進入除塵器后，沿器壁由上而下作旋轉運動，這股旋轉向下的氣流稱為外渦旋（外渦流）,外渦旋到達錐體底部轉而沿軸心向上旋轉，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉的氣流稱為內(nèi)渦旋（內(nèi)渦流）。外渦旋和內(nèi)渦旋的旋轉方向相同，含塵氣流作旋轉運動時,塵粒在慣性離心力推動下移向外壁,到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。 　　 　 　　 　　　 氣流從除塵器頂部向下高速旋轉時，頂部壓力下降，一部分氣流會帶著細塵粒沿外壁面旋轉向上,到達頂部后，在沿排出管旋轉向下，從排出管排出。這股旋轉向上的氣流稱為上渦旋. 旋風分離器內(nèi)氣流運動是很復雜的,

11、除切向和軸向運動外，還有徑向運動.在這里，上渦旋不利于除塵. 如何減少上渦旋，降低底部的二次夾帶及出口室氣流旋轉所消耗的動力，成為當前改進旋風器的主要問題。V出＝1５-30m/ｓ 對同樣流量的氣流而言，旋風分離器比重力沉降室小得多，但動力消耗多。 2．氣流的速度 為方便，常把內(nèi)外旋流氣體的運動分解為三個速度分量：切向速度Vθ、徑向速度Vr、軸向速度Ｖｚ. 1）切向速度 切向速度時決定氣流合速度大小的主要速度分量，也是決定氣流質點離心力和顆粒捕集效率的主要因素。切向速度的分布見書P２90。 切向速度分布規(guī)律： 外渦流：Ｖθ隨半徑r的減小而增大， ｎ＝0。5,有 內(nèi)渦流：Ｖθ隨半

12、徑r的減小而增大,n＝—1, 有 內(nèi)外渦流交界面:n=0，有Vθ最大，交界面半徑 2）.徑向速度：Vr 假設內(nèi)外渦旋的交界面是圓柱面,外渦旋均勻通過該柱面進入內(nèi)渦旋,那麼認為氣流通過此圓柱面時的平均速度就是外渦旋氣流的平均徑向速度Vｒ。 Q——處理氣體量; F-—假想圓柱面表面積。 （到底部才由外轉為內(nèi),這種假設值得驗證) 3．降壓器內(nèi)的壓力分布 壓力分布見Ｐ29０圖7-9 全壓和靜壓在徑向變化非常顯著，由外壁向軸心逐漸降低，軸心處為負值。 （二）旋風除塵器內(nèi)的顆粒運動及分離過程 旋風器內(nèi)顆粒的運動軌跡及分離過程見圖: 現(xiàn)跟蹤進入旋風器的五個顆

13、粒的運動。設2、4號粒徑較大,3、５號粒徑較小，1號為不同粒徑的顆粒。 １號 幾乎是直線軌跡隨氣流進入旋風器，在１a位置上與器壁相碰撞，由于其入射角非常小，碰撞后沿器壁滑動,受重力下落進入收塵室，完成與氣流的分離過程,代表的分離過程為一次分離,氣流中的多數(shù)粒子是按此方式分離. 3、5號 與器壁碰撞于3a、5ａ點之后被反彈回來，在碰撞點顆粒將動能傳給內(nèi)壁,由于dp很小,其速度和離心力都大大減小。這些小顆粒在徑向氣流摩擦力的強烈影響下,返回到氣流中不再與器壁碰撞,并在點3b、5ｂ處被氣流帶入出口管逸出.3、5號代表那些不能從氣流中分離出來的部分顆粒（小粒子). 2、4號　 進入后與器壁碰

14、撞于點2a、4a,由于入射角較大，不能沿壁滑動而反彈到2b點。2號因其ｄp較大,在一次碰撞后所剩動能足以使它與器壁產(chǎn)生二次碰撞于2b點,在此獲得分離，此種分離稱為二次分離。4號顆粒在反彈后于４b處由三種去向： a． 被氣流帶到4d處出排出管; b． 由4ｂ到4c發(fā)生二次分離； c． 由４b到4ｃ'到4ｃ’’沿螺旋線最終得到分離。 一次分離發(fā)生在圓筒形進氣室,且?guī)缀跛腥肷漭^小的顆粒,只要與器壁碰撞都可能發(fā)生一次分離. 二次分離發(fā)生在漩渦室，且只有一定粒徑的顆粒才發(fā)生二次分離，入射角很大的小顆粒則很易發(fā)生返回被氣流從出口管代處.所以設計氣流入口時應注意減小顆粒的入射角。 （三)旋風除

15、塵器分離性能 1.顆粒的分離直徑 旋風除塵器的除塵效率與顆粒的直徑有關，直徑愈大，效率愈高。當ｄp達到某一值時，其除塵效率可達１00％，此時的顆粒直徑為全分離直徑ｄc１0０(臨界直徑）,同樣，η為50％時的顆粒直徑為半分離直徑dc50(切割直徑)。 分離直徑越小,除塵其性能越好。 半分離直徑的求法： ①．拉波爾經(jīng)驗表達式：適用于切線、螺旋、蝸殼式入口旋風器。 　 H、B-—氣流入口的寬度與高度； L1、L2——圓筒與圓錐的高度。 ②．根據(jù)假想圓筒理論求dc５0 塵粒在旋風器中受到兩個力的作用: 離心力fｔ： 向心力(徑向氣流阻力）fｄ：　 　　　 　

16、 （Rep≤1時） 在交界面上塵粒有三種情況： ①ft>fｄ 移向外壁 ②fd>ft 移向內(nèi)壁 ③ｆt=fd 　 　進去50％,出來50％,即除塵效率為5０％。 　 ft=fd 　得: 　 　　 　 當處理氣量為Q(ｍ３/s)時，則 代入上式得:　　 　 2。捕集效率 ①．經(jīng)驗式：水田木村典夫 　　　 　 D--旋風器的直徑 ②．由的關系圖查取 ③． （四）影響效率的因素 １．工作條件 １)進口速度VＩ，VＩ增大，則切向速度Vθ增大，dcp減小,效率增大。但不能過大，過大會影響氣流運動的方向（劇烈、方向混亂），破壞了正常的渦流運動

17、，另外阻力會加大，故常選用V２=１2—25ｍ／s。 2）.除塵器的結構尺寸 一般而言，直徑越小，F(xiàn)t越大，則效率越小,過小易逃逸。出口管直徑減小,則r0減小,減少了內(nèi)渦旋,則效率增大。但dpp減小阻力會增大，故不能太小。 筒體長度增大,則效率增大,但過大阻力會增大，所以,筒體長度不大于5倍筒體直徑。另外,希望錐體長度大一點,這樣會使切向速度大和距器壁短。 旋風器斜放對效率影響不大. 2．流體性質 對于氣體而言，μ增大對除塵不利，dcp增大，效率減小。溫度增大，則μ增大，溫度高或μ增大都會使效率減小。 粉塵粒徑與密度:離心力跟粒徑的三次方成正比，向心力跟粒徑的一次 方成正比.綜合

18、來說,dp增大則效率增大,又因為所以，ρｐ小，難分離 ,影響捕集效率。 3.分離器的氣密性 漏風率:０%　、 ５％ 、　15％ η： 9０%、 50%、 0 要求保證旋風器的嚴密性。 旋風器一般:①用于粒子較大（>1０μm）的場合； 　 　　 　 　 ②除塵效率不太高; 　 　 ?、蹪舛容^高時作為初級處理； 　 　　 　 ④可串聯(lián)使用。 （五）旋風除塵器的分類及選型 （一）旋風除塵器的分類 1．按氣體流動狀況分： 切流返轉式旋風除塵器:常用的型式為直入式和螺殼式。含塵氣體由筒體沿側面沿切線方向導入。 軸流式旋轉除塵器：軸流直流式和軸流反

19、旋式。 ２．按結構形式分：圓筒體、長錐體、旁通式、擴散式。 (二)旋風除塵器的選型 旋風除塵器的選型一般選用計算法和經(jīng)驗法。 計算法：①由入口濃度c0，出口濃度ce(或排放標準)計算除塵效率η; 　　　　 ?、谶x結構型式； 　 ?、鄹鶕?jù)選用的除塵器的分級效率ηd（分級效率曲線）和凈化粉塵的粒徑頻度分布f０，計算ηＴ，若ηT＞η，即滿足要求，否則按要求重新計算。 　 ④確定型號規(guī)格 　　 　 ⑤計算壓力損失. 經(jīng)驗法:①計算所要求的除塵效率η； ②選定除塵器的結構型式; ③根據(jù)選用的除塵器的η—Ｖi實驗曲線，確

20、定入口風速Vｉ； ④根據(jù)氣量Ｑ，入口風速Vi計算進口面積A; 　　 ⑤由旋風器的類型系數(shù)求除塵器筒體直徑D，然后便從手冊中查到所需的型號規(guī)格. （六)旋風除塵器的設計 步驟：尺寸比例確定；旋風除塵器的壓力降；效率。 尺寸比例 1。筒體直徑Ｄ：Ｄ愈小，愈能分離細小顆粒，但過小易引起堵塞。為此，有人用作為限制指標。D:１50－2０0mm~800－１100ｍｍ 若處理氣量大，可并聯(lián)使用或采用多管式旋風器. 2。入口尺寸(圓形和矩形） 為減小顆粒的入射角，一般采用矩形（長Ｈ、寬B、面積A、) 　　 類型系數(shù)k一般取0.０7－0.３,蝸殼型入口的k較大，D較小,處理氣

21、量Q大,H/Ｂ為２-4。 3。排氣管:多為圓形，且與筒體同心，一般d＝（0。4-0。6）D０。 深度h：切線式h小,則壓損小，但效率降低。經(jīng)驗?。琛?Dｅ或稍低于入口管底部. 4。筒體L1，錐體L2:L1=（1.４－2.0）D 　 　　 　 　 L2=（2.0－３．0）Ｄ L1+　L２≤5D≈（3-4)Ｄ 　 　 　　 L１／ L2≈1。5/2.5較宜。 5。圓錐角α：一般取20?—30? 6.排塵口直徑Dc：Dc=(0．25－0。5)D0,一般Dc≥７０ｍm，表７。２列出了一般除塵器與高效旋風除塵器各部件的尺寸比例,多

22、數(shù)情況都符合此比例. 旋風除塵器的壓力降 旋風除塵器的壓力損失與其結構型時,運行條件等因素有關。據(jù)實驗，旋風器的壓力降與進口速度的平方成正比。 　　　 　　ξ——旋風器的阻力系數(shù) ξ的求法：1）Ｓhｅpherd—Lａｐpｌe式， 　 　2）Louis—Thodoｒe式， 　 第　11　次課 　　 　２ 　 學時 上次課復習： １、重力沉降室和旋風除塵器的工作原理; 2、影響旋風除塵器除塵效率的因素； ３、旋風除塵器的壓力損失、結構。 本次課題（或教材章節(jié)題目）： 第八章 電除塵器 第一節(jié) 電除塵器的的分類和特點 第二節(jié) 點除塵器的

23、工作原理 教學要求：1、理解并掌握電除塵器的工作過程及原理; ２、掌握影響電除塵器電暈放電機理。 重 　 　點: 1. 電除塵器的工作原理; 2。 電除塵器的分類; ３．　電暈放電 難　　 點：電除塵器工作原理 教學手段及教具：多媒體 講授內(nèi)容及時間分配: 　 1．電除塵器的分類和特點 2．電除塵器的工作原理 講課時間：2學時 課后作業(yè) Ｐ229 ８。12 　８.1３ 參考資料 第二節(jié) 電除塵器 §２-1概述 一、電除塵的性能特點 氣體除塵從廣義上來說可以分為機械方法和電氣方法兩大類。機械的方法包括基本上依靠慣性力和機械力回收

24、粒子的一切方法在內(nèi)，如重力沉降法、離心分離法、氣體洗滌法、介質過濾法等等。電氣的方法就是電除塵.它與一切機械方法的區(qū)別在于作用在懸浮粒子上的使粒子與氣體分離的力。 特點: 1． 分離的作用力直接施之于粒子本身，這種力是由電場中粉塵荷電引起的庫侖力，而機械方法大多把作用力作用在整個氣體。 2． 直接作用的結果使得電除塵器比其它除塵器所需功率最少,氣流阻力最小。處理1０00m３/h的氣體，耗電0。1-0。8度，ΔＰ＝１００~10０0Pa. 3． 它既不象重力沉降法或慣性法那樣只限于回收粗粒子，也不象介質過濾法或洗滌法那樣受到氣體運動阻力的限制,能回收微型范圍的細小粒子。(1μm左右的)

25、4． 除塵效率高，一般在95－99%.處理氣量大，可應用于高溫、高壓，具有克服氣體和粒子腐蝕的能力。連續(xù)操作并可自動化，故廣泛應用于許多方面.（國外) 冶金領域:銅、鉛、鋅冶煉廠,貴金屬回收(回收金）;鋼鐵工業(yè)方面；水泥生產(chǎn)方面;化學工業(yè)和工藝過程方面；燃料煤氣的脫焦；煤煙的除塵;炭黑的回收；造紙廠中的應用；電力生產(chǎn)中的應用；電子工業(yè)的空氣凈化等等. 由于除塵器的主要缺點是設備龐大,消耗鋼材多，初投資大,要求安裝和運行管理技術較高，故目前我國電除塵的應用還不太普遍. 二、電除塵發(fā)展簡介 早在公元前600年,希臘人就知道被摩擦過的琥珀對細粒子和纖維的靜電吸引作用,庫侖發(fā)現(xiàn)的平方反比定律稱

26、為靜電學的科學基礎,它也是電除塵理論的出發(fā)點。威廉描述到：電能吸引由熄滅的火花產(chǎn)生的煙.1745年,富蘭克林開始研究尖端放電，他似乎是首先研究我們現(xiàn)在所涉及到的發(fā)電尖端的電暈放電.最早有關煙塵電力吸引的文學敘述出自英國的宮廷內(nèi)科醫(yī)生威廉吉伯特,時間是160０年.177２年，貝卡利亞對于大量煙霧的氣體中的放電、電風現(xiàn)象進行了試驗以后，1824－190８年，一些人做了一些有關凈化過程中煙霧、煙草中的煙等試驗。1908年,柯特雷爾發(fā)表了他的第一個專利,并在賽爾拜冶煉廠電除塵成功地回收了過去很難處理的硫酸霧。后來在他的學生施密特協(xié)助下又進行了發(fā)展,為在冶金和水泥工業(yè)中迅速廣泛地采用電除塵,成功地控制空

27、氣污染奠定了基礎，從本世紀二十年代到四十年代開始應用于其它工業(yè)。 三、電除塵的除塵過程 電除塵是何種裝置呢?概括而言,電除塵是利用強電場使氣體發(fā)生電離，氣體中的粉塵荷電在電場力的作用下,使氣體中的懸浮粒子分離出來的裝置。 這種裝置由許多不同的型式，但最基本的組成部分都是一對電極（高電位的放電電極和接地的收塵電極)，簡單模式見書Ｐ6—2。除塵過程大致就是這樣一過程,兩電極間加一電壓.一對電極的電位差必須大得使放電極周圍產(chǎn)生電暈（常常加直流），高電壓使含塵氣體通過這對電極之間時，形成氣體離子(正離子、負離子）這些負離子迅速向集塵極運動,并且由于同粒子相撞而把電荷轉移給它們粉塵荷電,然后與粒子

28、上的電荷互相作用的電場就使它們向收塵電極漂移，并沉積在集塵電極上，形成灰塵層。當集塵電極表面粉塵沉集到一定厚度后,用機械振打等方法將沉集的粉塵層清除掉落入灰斗中. 用電除塵的方法分離氣體中的懸浮離子，需四個步驟:氣體電離;粉塵荷電；粉塵沉集;清灰。 四、除塵器的分類 按結構不同可作不同的分類,現(xiàn)從４個方面介紹： （1） 按集塵電極型式可分為管式和板式電除塵器 管式:極線沿著垂直的管狀集塵電極的中心線懸掛，適用于氣體量較小的情況,一般采用濕式清灰方式。 板式：在互相平行的板式收塵電極的中間懸掛垂直的極線。板式可采用濕式清灰方式，但絕大多數(shù)采用干式清灰方式。 （2） 按氣流流動方式分

29、為立式和臥式電除塵器 　 在工業(yè)廢氣除塵中，臥式板式電除塵器是應用最廣泛的一種,我國１９72年提出的系列化設計ＳHWB型就屬此類. （3） 按粉塵荷電區(qū)和分離區(qū)的空間布置不同分為單區(qū)和雙區(qū)電除塵 單區(qū):粉塵荷電和分離沉降都在同一空間區(qū)域內(nèi)進行。 雙區(qū)：現(xiàn)有一組電極使粉塵荷電，然后另一組電極供給靜電力,使帶電粒子沉降。典型的雙區(qū)除塵器多用于空調(diào)方面。國外有將它應用于工業(yè)廢氣凈化方面的。 （4） 按沉集粉塵的清灰方式可分為濕式和干式電除塵器 §2—2 電暈放電 一、氣體的導電 電暈是氣體中電傳導的若干形式之一，因此，在介紹電暈放電時，需要先簡單說一說關于氣體導電的基本現(xiàn)象.

30、在通常的空氣或用除塵氣處理的排氣中,存在著因宇宙線或放射線等等而電離的電子和離子,如在這樣的氣體中設置電極，并保持低的或中等的電位差，則在電極之間只有不可能測定的微弱電流流動。對這種情況可以說在電極間存在的氣體是絕緣狀態(tài)。但當電極之間的電位差提高到某一點時，氣體的電離和電導性就大大增加，于是從絕緣狀態(tài)轉變?yōu)閭鲗顟B(tài),這種導電現(xiàn)象稱為電擊穿或氣體放電。氣體放電有不同的形式，如火花放電、電暈放電等。 電暈實際上是一種不完全的電擊穿。電暈放電和火花放電的不同之處在于前者只是在放電極的一小段距離內(nèi)氣體有強烈的電擊穿,而后者則是在放電極和集塵極之間有若干狹窄的電擊穿。前者放電時在電極周圍的空氣完全電離

31、;后者放電時電極間的空氣完全電離。 在電暈中產(chǎn)生離子的主要機制是由于氣體中的自由電子從電場中獲得能量，和氣體分子激烈碰撞，是電子脫離氣體分子，結果產(chǎn)生帶陽電荷的氣體離子并增加了自由電子，這種現(xiàn)象稱為電離。要產(chǎn)生電離，碰撞電子必須具有一定的最小能量，成為電離能量,其數(shù)值根據(jù)被撞出的分子或原子來決定. 電子除了有強大的電離能力外，還具有可以附著在許多中分子和原子上形成陰離子的性質。對于元素周期表中右上方的那些原子、電子最能附著,因為這些元素(鹵、氧、硫）的外電子層缺乏電子,有大的電子親合勢，它們稱為陰電元素。當存在陰電性氣體時，即使是少量的，也能大大減弱電子電離，抑制氣體放電。顯然,在任一距離

32、內(nèi)凈剩的電子數(shù)是由電離所造成的電子數(shù)和因附著而損失的電子數(shù)之差。 空氣中陰電暈產(chǎn)生電子是這種情況的一個代表.在電暈極限的強電場區(qū)域內(nèi)釋放出來的電子又產(chǎn)生許多新的電子，這是新生的數(shù)量大，附著的數(shù)量少，但離開極線較遠則電場較弱,電子附著占優(yōu)勢，于是電子數(shù)減少，最終由于都附著于氣體分子形成陰離子而消失. 電子附著對保持穩(wěn)定的陰電暈是很重要的.因為氣體的遷移速度是自由電子的1/１０0,如沒有電子附著而形成的大量陰離子，則遷移速度高的自由電子就會迅速流至陽極，這樣便不能在電極之間形成穩(wěn)定的空間電荷。差不多在達到電暈始發(fā)電壓時就會發(fā)生火花放電.在沒有電子附著的情況下，如某些氣體N2、Ｈ2等，在很純的情

33、況下,完全不能由電子附著形成陰離子，就只能采用陽電暈。因為陽電暈中的電流載體是速度比較小的陽離子。 氣體放電可分為自持的和非自持的兩類.自持的是指放電僅靠電位來維持，不需要外來的電離方法。電暈放電是自持的一種.非自持的則受外界電離劑的作用。 氣體導電與固體或液體的導電有著本質上的區(qū)別。固體和液體的導電是由于自由電子或離子的存在，在外加電場的作用下，它們通過介質移動而形成電流,例如，在金屬中攜帶電荷的載體是自由電子，它們通過金屬的晶格結構,在移動中幾乎不受到任何阻力。在半導體中，攜帶電荷的載體為電子和所謂的“空穴”.至于像水或鹽的溶液，其電荷的載體為自由的電解離子.氣體中的導電則不然，與固體

34、和液體相反,氣體中不存在自發(fā)的離子，它必須依靠外力,依靠電離過程才能產(chǎn)生離子。 電暈放電的電暈區(qū)和電暈外區(qū)示意圖 二、電暈的形成 如果在兩塊平行板之間建立電位差，則形成的是均勻電場。當電位差增大到一定值時，電場中任一點的場強也均增大到某一定值。如達到一個臨界值,整個電場就都發(fā)生電擊穿，在板之間產(chǎn)生火花放電.此時,雖然極板間通過的電流大,但只限于在狹條通道中產(chǎn)生氣體離子,這種情況還能使塵粒有效地荷電,而且火花會擾動收塵電極上的灰塵層,從而減低收塵效率。如果在曲率很大的表面(如一尖端或一根細線)和一根管子或一塊板之間有電位差,則能形成非均勻電場而產(chǎn)生電暈放電.雖然交流電壓也能產(chǎn)生電暈,但

35、交流電暈使荷電粒子產(chǎn)生擺動運動，而直流電暈則產(chǎn)生把離子驅向收塵電極的穩(wěn)定的力，所以電除塵通常都是單極放電。電除塵中所采用的單極性電暈是在放電電極和收塵電極間形成的穩(wěn)定的自發(fā)發(fā)生的氣體放電,電離過程局限在放電電極鄰近的強電場中的輝光區(qū)或鄰近輝光區(qū)的地方，如下圖所示: 陽電暈或陰電暈的存在有兩個主要條件： 1） 在電暈電極附近必須有充足的電離源； 2） 在電離區(qū)發(fā)射出的離子必須能在電暈外區(qū)生成有效的空間電荷。 在密度很大的氣體中采用細金屬線（或其它具有銳邊或尖點的材料)作為電暈電極就可滿足第一條件。 根據(jù)電極極性的不同，電暈有陽電暈與陰電暈之分。當放電電極和高壓直流電源的陰極連接時,就產(chǎn)

36、生陰電暈。 1． 陰電暈形成機理 概括一下，由于自然界的放射性、宇宙線、紫外線等的作用,氣體通常是包含一些被電離的分子和自由電子的。在達到一定電位差的非均勻電場中，靠近陰極線的強電場強區(qū)域內(nèi)，自由電子從電場獲得能量（足夠),由于和氣體分子碰撞而產(chǎn)生陽離子和新的電子，這些新電子又被加速而產(chǎn)生進一步的電離,于是形成被稱為“電子雪崩”的積累過程。陽離子被加速引向陰極線，使陰極表面釋放出維持放電所必需的二次電子，同時，來自電暈區(qū)域的紫外線光子也使極線釋放電子或使周圍氣體光化電離。在強電場區(qū)域以外,電子逐漸減慢到小于碰撞電離所必需的速度，并附著在氣體分子上形成氣體離子。這些氣體離子向集塵極運動,其速

37、度和它們的電荷及電場強度成比例,這些離子構成電暈區(qū)以外整個空間的唯一電流。 陰電暈:形成只是在很大的電子親和力的氣體或混和氣體中有可能。 外觀：在放電電極周圍有一連串光點或刷毛狀輝光. 陽電暈的形成機制與陰電暈顯著不同，在陽電暈情況下，靠近陽極的放電極線的強電場空間內(nèi)，自由電子和氣體分子碰撞形成電子雪崩過程。這些電子向著極線運動,而氣體陽離子則離開極線向強度逐步降低的電場運動，成為電暈外區(qū)空間內(nèi)的全部電流。 陽電暈：外觀：比較光滑,均勻的,藍色的亮光包著整個放電電極表面,這種電離過程有擴散性質. 2． 電暈起始電壓 電暈起始電壓指開始發(fā)生電暈放電時的電壓，也稱臨界電壓,與之相應的場

38、強稱為電暈起始場強或臨界場強。 3． 電暈起始電壓 電暈起始電壓指開始發(fā)生電暈放電時的電壓,也稱臨界電壓，與之相應的場強稱為電暈起始場強或臨界場強. ξ０為真空中的介電系數(shù)，ξ0=8．85×1０-1２庫侖2／牛頓·米２ 而任一點的場強等于該點的電位梯度的負值，即 　－——－—－-———－－-－——-－-—（8-2) 通過積分變換（見書）得： 　--－—————－—－—-－-—-——-（8－3） 此時為任一點場強與電壓的關系,式中: Ｖ-—電壓;r——半徑（距電暈線的距離r）；a—-電暈線半徑;b——集塵管半徑. （8－３)式表明在電暈開始發(fā)生之前，管式電除塵器中任一點的場

39、強Er隨極間電壓V的升高，據(jù)電暈線的距離的減小而增大。當r＝a在電暈線表面上時,Ｅr達最大。 電暈開始發(fā)生所需的場強取決于幾何因素及氣體的性質。皮克(peｅk）通過大量實驗研究,提出了計算在空氣中電暈起始場強的經(jīng)驗公式： 　 （V/ｍ)————-－-－-——--－---（8—4) P0、T0為標況下的大氣壓（１atm）和溫度（2９８K)； T、P為運行狀況的溫度和空氣壓力； f為導線光滑修正系數(shù)，一般0。５〈ｆ≤1，清潔的光滑導線f=1，實際中所遇到的導線可取f=0。6－0.７; 式中正負號視電暈極性而定,正電暈取正號,負電暈取負號。 當r=a時，由（8—3)式得 代入(8—

40、4）得電暈起始電壓計算式（線管式): 　 　 ?。ǚ?—－--－——－—－-—－（８—5） 電暈起始電壓隨電極的幾何形狀而變化，線愈細，電暈起始電壓愈低。 板式電除塵氣： 式中:c——兩個電暈極之間的半徑，ｍ;a--電暈極半徑，m；b——電暈極到集塵極的距離。 4． 氣體組成的影響 氣體組成決定著電荷載體的分子種類。不同的氣體，電子附著形成負離子的過程是不同的。前面已講過，氫、氮和氬等對電子沒有親合力，不能使電子附著形成負離子，而在很多工業(yè)廢氣中存在的氧、二氧化硫等卻能很快俘獲電子，形成穩(wěn)定的負離子.另外一些氣體，最明顯的是二氧化碳、水蒸汽對電子無親合力,電子的附著

41、決定于這種氣體的分解。各種氣體捕捉電子的能力是不一樣的，因此其電壓—電流特性也不一樣，會顯著地影響其陰電暈特性.書上圖６—4給出了懷特繪出的二氧化硫和氮不同混合比時的電壓-電流特性曲線,由圖可以看出,氣體組成不同，電壓—電流特性曲線有明顯不同. 電壓—電流特性曲線： 正電暈:運行電壓寬，Vc低,擊穿電位高，除塵中應用廣泛。 負電暈：小型，空調(diào)用 　 　 氣體組成對電壓—電流特性的影響時由于混合氣體中每種組分俘獲電子的概率和遷移率不同而至，也就是氣體捕捉電子的能力不一樣造成的。 某一氣體離子的遷移率Ki按下式定義: ｕ0——該離子的平均運動速度，m/s；Ｅ——場強，V/ｍ。

42、 純凈氣體的正負離子遷移率及電子附著所需的碰撞次數(shù)分別在書P178—179表5－1，５-２中給出,工業(yè)廢氣主要是混合氣體，電子附著取決于每次碰撞的概率合各組分的濃度,混合氣體對電子的親合力總和可利用其中各組分碰撞次數(shù)來表示.同時可以利用混合氣體各組分的遷移率來確定氣體混合物的當量遷移率。在這里說明一下，離子活度（濃度）高，離子速度大，電暈電流也就較大。 由于其它因素的抵消影響,這些關系并不直接成比例，雖然可以針對氣體組成施加一些措施（如高電壓等）對除塵器的性能改善有利，但在工業(yè)中很少采用改變氣體組成的方法，而常用控制放電極尺寸或其它幾何特性的方法改變電壓—電流曲線。 5． 溫度和壓力的影

43、響 氣體的溫度和壓力既能改變電暈起始電壓，又能改變電壓—電流關系。氣體 的溫度和壓力的第一種影響:改變氣體密度，使電子平均自由程改變，也就改變?yōu)槭闺娮蛹铀俚诫婋x所需的速度時所必需的場強。實驗表明，壓力升高，溫度降低,氣體密度增加，電暈起始場強增高，電暈起始電壓增高. 第二種影響:改變電荷載體的有效遷移率,從而改變電壓—電流特性。以下三種方式均可使有效遷移率增大： （1） 溫度，場強不變，減小氣體密度； （2） 氣體密度，場強不變，提高溫度； （3） 溫度，氣體密度不變，增大場強。 第 12 次課 ２ 　 　學時 上次課復習： 1、電除塵器的工作原理 2、電除塵器

44、的分類 3、電暈放電 本次課題（或教材章節(jié)題目)：第八章 電除塵器 第三節(jié) 電除塵效率的影響因素 教學要求：1、理解并掌握粒子荷電的工作原理； 2、掌握電除塵器效率計算公式。 重 點:1?！‰妶龊呻? 　 2． 擴散荷電 　 　　 3． 多依奇效率計算方程 難　　 點:　電場荷電和擴散荷電、荷電粉塵的運動和捕集 教學手段及教具:多媒體 講授內(nèi)容及時間分配： 　　 一、電場 　 　　　 　 　　 　二、粒子荷電 　 　　　 　 　　　 　 　　三、荷電粉塵的運動和捕集 講課時間

45、：2學時 課后作業(yè) P2２9 　　8．15 　 參考資料 §2—3電場 電除塵器的電場是由于在一對電極間施加了高電壓和在兩電極的空間區(qū)域中存在由離子和荷電粒子構成的空間電荷而引起的.若沒有電暈電流，則電場僅取決于供電壓部分和除塵器的幾何尺寸。電場影響著所要捕集的塵粒的荷電荷作用在已荷電的塵粒上的力的大小，故在除塵過程中起重要作用。 在上一節(jié)由理論推導出了管式電除塵器在任一點的場強（8—3式): 　　 （該式在假定電暈電流為0時推導出來的) 由于空間電荷引起電暈電流的存在,總影響使電場改變，繪制成圖（場強與距離的關系)就得出如圖所示的曲線Ａ、B。 當供電

46、電壓超過電暈起始電壓時,兩極間存在的空間電荷就會使電場分布改變。在集塵極附近的負電荷因空間電荷的斥力,加上靜電場的作用會被加速,使集塵極附近的電場增加。電暈極附近的負離子或電子會被空間電荷排斥回來，因而,在電暈極附近電場消失。 下面我們推導一下有電暈電流時的場強及電壓計算: 在數(shù)學上電場的分布用泊松方程式描述。對管式電除塵器,以距電暈線的徑向距離為r的場強E（r）表示的泊松方程式: （柱坐標) 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 ① 由于管式電除塵器空間電荷的對稱性,距電暈線的距離為r處每米長柱面上的電流密度為： 　 i為電流的線密度即每米

47、長電暈線上的電流（A/m) ② 　 空間電荷的密度用電荷載體的數(shù)密度及遷移率來表示，電流的面密度： 　 　 　 　 ③ 式中:ρi、ρp—-空間中離子荷和電粒子的體電荷密度， 庫侖／m3； 　　 Ｋi、Kp——粒子和荷電粒子的遷移率, 　 　m2/s·V； 　 　 E——極間任一點的場強，　 　　　 　　 V/m。 廢氣中存在電負性氣體，幾乎所有自由電子都很快附著在氣體分子上形成負離子，所以可以忽略自由電子形成的空間電荷，式③括號中的兩項用一包含所有空間電荷的所謂當量遷移率K表示：j=ρＫ

48、Ｅ 　　 ρ=ρi+ρp 代入②得: 代入①得: 積分得：　 c為常數(shù)。當電暈區(qū)邊界r＝r0時，電暈起始場強為Eｃ： 　 　代入上式得到任一點場強Ｅ（r)的表達是: 正負號式電暈極極性而定（正電暈取正）,一般皆用負電暈。故取負。 在集塵電極表面ｒ=b時, 管式電除塵器，從電暈線表面(r=a)到集塵極表面（ｒ=b）積分得: r０近似于ａ，故用a代替上式中的r０,并利用邊界條件積分則得到電流較小時的電壓（電暈電壓）: 中等，高電流時（對數(shù)項較小去掉）： 一般情況下,電除塵器的捕集效率隨電暈電流的增大而提高，這主要是由于它影響場強的緣故，在

49、粉塵荷電過程中起重要作用的電場是電暈外區(qū)空間中的平均場強E0.而集塵電極附近的場強（集塵電場強度Ｅp）影響著已荷電粒子的捕集效率?？臻g平均場強和集塵電場強度之積Ｅ0Eｐ在電暈線尺寸和集塵電極直徑已定時，隨電暈電流增大而增大，與粉塵荷電有關的其它因素將在后面討論. §2－４粉塵荷電 電除塵過程的基本要求就是：相同條件下荷電速度快，荷電量大. 雖然由許多方法能使粒子荷電,但是大部分方法產(chǎn)生的電荷量不高，因為在電除塵器中作用于粒子的主要是庫侖力(粒子直徑不同，作用于其上的庫侖力不同)ｆ=qE,若電荷加倍,分離力也要加倍。其它因素相同，除塵器的尺寸就可以減半。所以,從經(jīng)濟上考慮應使粒子的電荷盡可

50、能的大。長期理論和實踐證明：單極高壓電暈放電為優(yōu)越,可使粒子荷電達到很高程度,廣泛應用。 在電除塵器中粒子荷電是由于氣體離子和氣溶膠粒子碰撞，離子附著在粒子上而形成。有兩種作用機制: （1） 離子在電場作用下沿電力線作有規(guī)則運動，與粒子碰撞使粒子荷電,稱之為電場荷電. （2） 由于離子的不規(guī)則熱運動而與粒子碰撞以致粒子荷電，稱之為擴散荷電. 兩種荷電同時起作用，就大部分實用的電除塵器中處理的粒度范圍來看,電場荷電較重要，現(xiàn)分別討論。 1．電場荷電 (a） (ｂ）自由電場　 （c）部分電荷　 　 （d)電荷飽和 荷電發(fā)生的主要機理隨粒子大

51、小不同而異.粒子的電場荷電過程大體上是這樣的：當一個粒子進入靜電場后，就使電力線集中在其附近而增加粒子表面的電場強度(a）。如果粒子是導電的,電場就會變大;如果粒子是介電的,則隨著介電常數(shù)一起減小。圖中的點劃線代表通過球形粒子的電場極限，沿著放電電極和收塵電極之間的電力線運動的氣體離子，如果是在這些極限之內(nèi)就會和未荷電的粒子碰撞，被粒子俘獲，使粉塵荷電。荷電塵粒產(chǎn)生的電場如圖(b）所示，這一電場疊加在外加電場上產(chǎn)生了如圖(c）所示的合成電場。此時粒子所帶的電荷使附近的電力線變形,從而減小了荷電率。圖(ｃ)可以看出，粒子只從電場的較小部分接受電荷,荷電率相應減小。粒子繼續(xù)荷電后,在面向流過來的離

52、子的一側進入粒子的電力線繼續(xù)減少，最終荷電粒子本身產(chǎn)生的電場與外加電場正好平衡，這是粒子上的電荷達飽和狀態(tài)(稱飽和電荷、極限電荷、最大電荷)，荷電即告終止。以上荷電方式稱為電場荷電. 電場荷電成飽和電荷或極限電荷的大小，在假定粒子是球形，相鄰粒子的電場間不相互作用,電場強度是常數(shù)時,可以估算出每個粒子所獲得的飽和電荷值為： 　 (庫侖） 式中：ξ0——真空介電常數(shù),ξ0=8。85×１0—12庫侖２/牛頓·米2； 　 　 ξｐ—-粉塵的相對介電場數(shù)，無因次; 　 dp-—塵粒直徑，m； 　　 　 E0——兩電極間的平均場強,V／m。 補充一下各物質的ξp值： 空

53、氣 　H２　 S 　石膏 　 石英 　 金屬氧化 金屬 純水　 ξp為 1.0　 １．0 ?。础＃病　?5 　 5—１0　　 12—18 　 　 ∞　 81。5 飽和電荷的值主要取決于粉塵粒徑和隨粉塵的介電系數(shù)而變化的場強的大小。公式中，飽和電荷值與粒徑平方成正比，所以粉塵大小是影響粉塵電荷值的主要因素。圖5-11顯示了不同場強下電除塵器內(nèi)可能出現(xiàn)的各種粒徑的粉塵飽和電荷值。由圖看出電場強度和粉塵粒徑的增加都會使飽和電荷值增加。使粉塵達到飽和電荷所需的時間隨荷電發(fā)生區(qū)域中的離子密度而變化。在離子的數(shù)密度（每立方米空間中的自由粒子個數(shù)）為Ｎ

54、0的電場，一顆塵粒的荷電量: 　 式中 　 　 　　 Ｋi——離子遷移率,m2／Ｖ·s；ｔ-—荷電時間（塵粒在荷電區(qū)中的停留時間），m； e-—電子的電量，1．60×１0—１9庫侖；τ——時間常數(shù)（塵粒達飽和電荷值的50%時所需的時間. 影響荷電時間的因素： （1） 電暈電流增加則荷電時間變短； （2） 電場隨時間的變化：由于是經(jīng)整流的不平滑變電壓（未達穩(wěn)定)故在部分周期內(nèi)荷電間斷，粉塵上的電荷過剩,增長了荷電時間，降低了除塵效率。 ２．擴散荷電 離子的粒度變小，電場荷電作用就減少,擴散荷電作用就增加，氣體中的離子和氣體分子一樣也有熱運動。除了沿電力線定向運

55、動的離子碰撞的電場荷電方式外，不規(guī)則熱運動引起離子附著而使粒子荷電,這種方式稱為擴散荷電。 影響擴散荷電的因素:離子的熱能、粒子的粒(密）度、有效作用時間、氣體的性能。擴散荷電中不存在理論上的飽和電荷或極限電荷.懷特給出了計算擴散荷電量的公式見(８-２0），Ｐ１68，8.13，８。1４。 3.場電荷和擴散電荷的綜合作用 大多數(shù)工業(yè)粉塵含有各種粒徑范圍，場荷電、擴散荷電都很重要。大粒子（＞1μm）以場荷電為主，而擴散荷電相對較小可以忽略。很小的粒子（＜0．2μm）場荷電的電荷值很小，只需考慮擴散荷電。中間粒子（0。２~１0μm）兩者都需考慮。荷電量為兩者總和。當場荷電達飽和后，只有擴散荷電

56、。由于粒子的電荷和荷電速率相互關聯(lián),所以在兩種荷電都重要時計算就比較復雜.見書P１6,例2，例３。 §2—5粉塵的遷移和收集 一、 驅進速度 在電場中粉塵的運動主要受靜電力和空氣動力支配. 靜電力 　 　Eｐ——粒子所處位置的集塵電場強度,V/m 空氣動力主要是由于粉塵和氣體之間的相對運動所引起的阻力按斯托克斯公式計算: 二力相等時，即Ｆ1=F2時，塵粒就達到一個極限速度或終末速度： 　 　 ω稱為塵粒的驅進速度。從式中可看出,驅進速度ω與塵粒的荷電量、粒徑、電場強度及氣體的粘性有關,其方向與電場方向一致，垂直于集塵電極表面。因塵粒的荷電量取決于兩種荷電機制，故可根

57、據(jù)粒徑大小確定以哪種荷電方式為主,可得以下驅進速度公式： 較大塵粒:　 （場荷電的飽和電荷值代入即得） 小于0.２μm的塵粒以擴散荷電方式為主，按懷特公式計算掂量，但這時的空氣阻力Fa因分子減產(chǎn)生滑移而減小，需用肯寧輸-斯托克斯修正系數(shù)ｃ加以修正，得下式： 按此式計算的驅進速度僅是塵粒的平均驅進速度的近似值，因為電場中各點的場強并不相同,荷電量的計算值是近似的，此外,氣流、粉塵特性等的影響也未考慮進去。 二、 捕集效率方程式(多依奇方程式） 電除塵器捕集效率與粉塵性質、場強、氣流速度、氣體性質及除塵器結構等因素有關,所以嚴格地從理論上推導捕集效率方程式是困難的，必須作一

58、定的假設。關于捕集效率方程式由許多專家從理論上進行了研究,并推導出了計算式，下面我們介紹兩個： 1． 多依奇（Dｅutsｃh)方程式: 于1922年提出,他在推導過程中作了一系列假設,主要有: ① 電除塵器中的氣流為紊流狀態(tài)，通過除塵器任一橫斷面的粉塵濃度是均勻分布的; ② 進入除塵器的粉塵立刻達到了飽和荷電； ③ 忽略電風、氣流分布不均勻、二次揚塵等的影響. 在此介紹一下紊流狀態(tài)：在工業(yè)生產(chǎn)中應用的電除塵器皆處于紊流區(qū)域內(nèi).在紊流狀態(tài)下,較小塵粒運動主要取決于空氣動力特性。它們的運動軌道無法準確預計，但在集塵極板附近的邊界層中，由于摩擦使紊流減弱了，每一塵粒都有一垂直于集塵極板的

59、速度分量ω，其大小與氣流速度v具有相同的數(shù)量集，因而在時間間隔t內(nèi),在離極板為ωt的氣流層內(nèi)的粉塵皆能塵降到長度為L的集塵極表面上。 推導過程如下: 設氣體流向為x,氣體和粒子的流速皆為v（m/s）,氣體流量Ｑ（ｍ３/ｓ）,粒子濃度為c(ｇ/m3）,流動方向上每單位長度的集塵板面積a（m2/m）,總集塵極板面積Ac（m2)，極板長度為L（ｍ)，流動方向上的橫截面積為Ａ（m2），粒子驅進速度為ω(m/s)，則在dt時間內(nèi)于dx空間捕集的粒子質量為: 　由于vｄt＝dx ，代入上式得: 　將其從除塵器入口（濃度為Ｃi)到出口(濃度為Ｃ0）進行積分，并考慮Ｆv＝Q ，對上式積分，

60、則得到理論捕集方程式: 　 　 　 因為 Fｖ=Q ， aL=A,代入上式得: 多依奇方程式： 線板式電除塵器： 　 　 　 　 　 　 L--電場長度； S—-電暈線與集塵板距離; 　 　 ?。帧獨饬魉俣取? 對半徑為b的圓管式電除塵器： 多依奇方程式概括地描述了效率與集塵極板表面積,氣體流量和粉塵驅進速度之間的關系,指明了提高電除塵器捕集效率的途徑，因而被廣泛應用在電除塵器的性能分析和設計中 2． 安德遜方程式 1919年根據(jù)大量實驗提出了紊流狀況下的除塵效率的經(jīng)驗方程式：

61、 ｔ——粉塵在除塵器的停留時間； 　 　 　 　 Ｋt--經(jīng)驗系數(shù),取決于具體除塵器內(nèi)的運動情況。 三、 影響粉塵捕集的理論因素 1． 有效驅進速度 由于各種因素的影響，使得按理論多依奇方程式計算的效率比實際值大得多.實際中根據(jù)在一定的除塵器結構形式和運行條件下測得的捕集效率代入多依奇方程式中反算出的驅進速度值稱為有效驅進速度.據(jù)估計,理論驅進速度比實測有效驅進速度大2-10倍,所以常以有效驅進速度來描述除塵器的性能，并作為確定除塵器設計的基礎.計算時,將按有效驅進速度來表達，稱為安德遜-多依奇方程式。 　書中圖5—1５給出這一方程的線算圖,應用

62、很方便。 2． 除塵效率的影響因素 (1)粉塵粒徑dp(見書P２1,圖6-9) 不同粒徑的粉塵荷電方式不同，所以有效驅進速度與粉塵粒徑有關: ①ｄp>1μｍ 　 粒徑增加,驅進速度增加,效率增加，以場荷電為主； ②dｐ＜0．2μm 粒徑增加，驅進速度降低,效率降低，以擴散荷電為主； ③0。２μｍ ＜dp〈1μｍ 　　 粒徑影響很小，兩種荷電都重要. (2)氣流速度ｖ 在粒徑分布不變時，氣流速度增加，則效率降低，見圖５-17。速度的選擇要考慮到粉塵性質、除塵器結構、經(jīng)濟性等。一般建議為0.5—2．５ｍ/ｓ；板式電除塵器的氣流速度為 1.0－1。5m/s。 40 / 40

63、 第　13　次課 　 2 　 學時 上次課復習: 1、電場荷電 2、擴散荷電 3、多依奇效率計算方程 4、影響除塵效率的因素 本次課題（或教材章節(jié)題目）：第八章 電除塵器 　 1 電除塵器的結構 2。　粉塵比電阻 3． 電除塵器的供電 4.　電除塵器的選擇和設計 教學要求：1、了解并掌握電除塵器結構特征； 2、掌握粉塵比電阻最佳運行范圍，過高過低對電除塵器的影響 ３、學會初步進行電除塵器的選擇和設計 重 點：1. 粉塵比電阻最佳運行范圍，過高過低對電除塵器的影響 2. 電除塵器的選擇和設計 難 　 　點：　電除塵器的選擇和設計 教學手段及教具

64、：多媒體 講授內(nèi)容及時間分配: 1. 電除塵器的結構 2. 粉塵比電阻 3。 電除塵器的選擇和設計 　 　 講課時間:２學時 課后作業(yè) P229 　8.15 　 參考資料 §2-6電除塵器的結構 主要部分見書p190～p19４，自學。 §２—7粉塵比電阻 一、 比電阻 各種物質的電阻與其長度成正比，與其橫截面積成反比，并和溫度有關： 　Rs——比電阻；L——長度;A-—橫截面積。 定義：由此可知，一種物質的比電阻是其長度和橫截面積各為一單位時的電阻,比電阻的倒數(shù)稱為電阻率。 粒子塵積在電除塵器的收塵極表面上，必須具有一些導電性才能傳

65、導從電暈放電到大地的離子流。據(jù)理論和實踐得知，需要的最小電導率為10—10（Ω·cｍ）－1。和普通金屬相比,這只是微弱的電導率，但它比良好絕緣體的電導率要大得多,電導率小于臨界值1０—1０的粒子稱為高比電阻粒子。在工業(yè)電除塵器中處理的灰塵比電阻有低達10—3(Ω·cm）的炭黑,也有高達10１4(Ω·cｍ）的95℃干石灰?guī)r粉塵.比電阻不同，除塵效率也不同。 二、 粉塵層的導電機制 工業(yè)粉塵導電方式有兩種，取決于粉塵和氣體的溫度及組成.在高溫時(約大于２00℃)，導電主要通過粉塵本體內(nèi)部的電子或離子進行.在本體導電占優(yōu)勢的溫度范圍內(nèi),粉塵比電阻稱為容積比電阻;在較低溫度下，氣體中存在的水分或其

66、它化學調(diào)節(jié)劑被塵粒表面吸附,因而導電主要是沿塵粒表面所吸附的水分和化學膜進行的,在導電沿塵粒表面進行的溫度范圍內(nèi),粉塵比電阻稱為表面比電阻。書P195圖6—28為一典型的溫度—比電阻曲線，表明了容積比電阻、表面比電阻占優(yōu)勢的范圍。 一般在高溫范圍內(nèi)，粉塵比電阻取決于物質的化學組成。在低溫范圍內(nèi)，比電阻與煙氣中存在的水蒸汽或其它化學調(diào)節(jié)劑有關,是一種離子遷移現(xiàn)象。燃燒鍋爐飛灰的比電阻主要與煙氣中的SＯ3和水蒸汽含量成反比關系,高硫煤產(chǎn)生的飛灰比電阻比低硫煤的低。煙氣溫度低時SO3的吸附率較高，因此可通過改變煙氣溫度的方法是飛灰比電阻控制在某一范圍。對于其它工業(yè)生產(chǎn)過程,如水泥窯和冶金爐煙塵，在煙氣含水量較高和溫度較低時,粉塵的比電阻較低。 三、 比電阻對電除塵器運行的影響 沉積在集塵電極上的灰塵的比電阻對電除塵器能否有效地運行有顯著的影響,比電阻過高或過低都會大大降低電除塵器的除塵效率，適宜的范圍是從103～１04Ω·cm～２×101０Ω·cｍ。 1． 比電阻過低 前已述及，沉積在集塵電極上的灰塵因為相互粘附凝集成集合體，所以振打電極后,它們能在重力作用下自由降落到灰斗