荷电粉尘在交变电场中的凝并与收集

应用类似于Ｗｉｌｌｉａｍｓ求声凝并系数的方法导出异性荷电粉尘在交变电场中的凝并系数,根据粉尘凝并过程趋于“自保分布”的概念,得出粉尘中位径随凝并时间变化关系式和异极性荷电粉尘在交变电场中的凝并除尘效率近似计算式·提出一种新型双区式电凝并除尘装置,在相同条件下,理论与试验研究结果表明:新型双区电凝并除尘装置的除尘效率不仅高于电除尘器,而且在结构上优于三区电凝并除尘装置·     

烟尘在交变电场中的电凝并收集

为有效地收集微细粉尘,提出一种具有双区电极布置形式的电凝并除尘装置。其特点是在交变电场中同时实现尘粒的荷电与凝并。通过分析多分散性粉尘粒度随凝并时间变化规律,给出异极性行电粉尘在交变电场中的凝并除尘效率的近似计算式。试验研究结果表明;所提出的双区电凝并除尘尽优于现有的三区电凝并除尘器和普通静电除尘器。     

高流场中微细粉尘荷电凝并粗化对电捕集效率的影响

 目前电除尘器存在微小颗粒粉尘捕集效率低、本体体积庞大和能耗高等问题。本文基于烟道中粒子动量高,放电通道中离子输运特性较好的特点,将离子源、荷电凝并装置设置于电除尘器前烟道中。实验结果表明,离子浓度随电场强度加大而增加;在高离子动量情况下,烟道中的离子浓度可达到1.97×109/cm3,比现有电除尘器的离子浓度高出2~3个数量级;矩形电晕极优于圆形电晕极,而芒刺电晕极起晕电压低,耗能少,产生离子浓度高且稳定,因此以芒刺电晕极为最佳;中位径为0.2?滋m的硅粉、中位径为6?滋m的滑石粉和两种粉体的混合粉等微细颗粒荷电凝并后被粗化为电除尘器有效捕集的颗粒,电捕集效率显著提高。本实验可在不增加电除尘器室数、不改变原有运行方式和运行参数条件下,有效解决现有电除尘器预荷电离子浓度过低问题,增大其捕集效率。     

模拟烟道中粉尘粒子的荷电凝并实验研究

基于电凝并理论,在模拟电除尘器烟道中增设预荷电装置,进行了高压电场荷电凝并研究.实验结果表明,将预荷电装置安装于烟道中,离子浓度比除尘电场中高约1个数量级,有利于提高粉尘的荷电量,增强带电粒子的凝并作用;交变电场比直流电场更利于带电粒子凝并,最佳电场频率为40 Hz;电凝并作用可以使粒子粒径增大21%左右,总除尘效率提高2.6%～3.5%,有利于实现电除尘器的小型化.     

双极预荷电装置凝并特性实验研究

为提高对微细颗粒物的捕集效率,基于横向双极静电除尘技术,开发出一种线-管式双极预荷电装置。借助多物理场耦合软件,采用电晕放电模块耦合湍流模块,研究其电流体动力学分布规律;搭建实验装置,测试其凝并特性。数值模拟结果表明：双极预荷电装置内同时存在生正、负电晕和产生正、负电荷,具有良好的湍流混合和凝并效果。对中位粒径为1.7 μm硅微粉的凝并实验结果表明：经过预荷电装置后粉尘的粒径分布呈现明显的双峰分布;在平均场强为4~6 kV/cm区间,凝并效率随着外加电压的增加而提高;当外加电压超过11 kV,所有粒径区间粉尘的凝并效率均超过95%。研究结果有助于拓展横向双极静电除尘技术的应用范围,为双极静电技术的推广及工业应用提供参考。     

交变电场频率对荷电微细粉尘凝并影响的实验研究

高流场中气体粒子动量大,有助于提高其输运项和等离子体浓度,使高流场中微细粉尘凝并成为可行.为此进行高流场中交变电场频率对微细粉尘凝并的实验研究.结果表明:凝并电场强度峰值为590 V/cm,频率在80-100 Hz时,0.3～0.5μm范围内的粉尘粒数占有率降低25%左右;大于1μm范围的粉尘粒数占有率提高35%左右.从实验数据可知,高流场中微细烟尘凝并最佳频率为80～100 Hz.本实验研究结果表明,在不增加电除尘器的体积和不改变其原有运行参数的条件下进行电凝并收尘,有望解决电除尘器对微细粉尘捕集效率低的问题.     

双极荷电颗粒在外加交变电场中的静电凝聚

为了定量分析外加交变电场对双极荷电颗粒静电凝聚的影响,基于双极荷电颗粒在交变电场中的静电凝聚系数公式,利用数值计算的方法求解了荷电颗粒凝聚的数量平衡方程,得到了不同时刻颗粒数量浓度、颗粒带电量和颗粒粒径的关系曲线,比较了外电场存在与否时颗粒数量浓度的变化。结果表明:对于初始单弥散度带任意电荷量的颗粒,其数量浓度随凝聚时间单调减少;外加交变电场能够有效地促进双极荷电颗粒间的凝聚;颗粒上所带的电荷量越大,凝聚效果越明显。     

双极荷电颗粒在外加交变电场中的静电凝聚

为了定量分析外加交变电场对双极荷电颗粒静电凝聚的影响,基于双极荷电颗粒在交变电场中的静电凝聚系数公式,利用数值计算的方法求解了荷电颗粒凝聚的数量平衡方程,得到了不同时刻颗粒数量浓度、颗粒带电量和颗粒粒径的关系曲线,比较了外电场存在与否时颗粒数量浓度的变化。结果表明:对于初始单弥散度带任意电荷量的颗粒,其数量浓度随凝聚时间单调减少;外加交变电场能够有效地促进双极荷电颗粒间的凝聚;颗粒上所带的电荷量越大,凝聚效果越明显。     

永久磁铁放电极电晕放电的磁增强放电特性及其对细小粉尘荷电的影响

研究了一种新型的磁增强预荷电技术,采用永久磁铁作为预荷电器的放电极,提高对微小气溶胶颗粒的荷电效率.对永久磁铁放电极的放电特性进行了测量,并与传统的放电极进行了比较.还分别采用传统的预荷电器和新型的永磁放电极电晕放电预荷电器对细小气溶胶颗粒进行荷电,并对其伏安特性曲线和除尘效率进行了测量和比较,初步分析了永磁放电极电晕放电预荷电器的荷电机理, 极间区域自由电子和负离子浓度的增加,有效地增强了离子的扩散荷电机制和自由电子的荷电机制.因此这种新型的磁增强预荷电技术在捕集细小气溶胶颗粒方面有着广泛的应用前景.     

负电晕放电对柴油机排气颗粒Zeta电位的影响

为了解决荷电凝并技术在降低柴油机排气颗粒数量浓度时颗粒荷电量的大小影响凝并过程的问题,对柴油机排气颗粒的荷电特性进行了试验研究。用颗粒的Zeta电位表征其荷电状态,计算了单个颗粒在负电晕条件下的荷电量;通过改变荷电电压、荷电区温度以及柴油机负荷,探究了各因素对柴油机排气颗粒荷电量的影响。研究结果表明:电压的增高可有效提高颗粒的荷电量,颗粒的Zeta电位绝对值也相应增加;温度升高时,电晕放电的起晕电压下降,相同放电参数下的颗粒荷电量增加;颗粒荷电量随柴油机负荷的增加而增加,全负荷时的荷电效果最好。此项研究可为提高柴油机排气颗粒的荷电效果、建立荷电凝并的数学模型提供参考。     

燃煤飞灰单极荷电对纤维滤料过滤性能的强化

细颗粒物的单极荷电能够改善细颗粒物被纤维滤料过滤的性能.本文设计搭建了由线板式预荷电器和纤维滤料集尘装置组成的复合静电增强过滤实验平台,分别研究了在不同荷电类型、不同荷电电压以及不同过滤风速三种工况下,单极荷电的燃煤飞灰颗粒被聚苯硫醚(PPS)纤维滤料捕集时捕集效率及阻力特性的变化规律.结果表明,随着荷电电压的升高,过滤风速的下降,纤维滤料对荷电燃煤飞灰颗粒物捕集效率提高的同时压差增量减小,且压差增长速率明显降低.粒径越小,过滤效果增加越明显,且负荷电提高效果优于正荷电.     

科技成果选载

KKJ型矿用空气净化机组 KKJ型矿用空气净化机组是利用荷正电的水雾捕集荷负电的粉尘,通过风机叶轮的旋转搅拌和伞状去雾装置,使粉尘与水雾从空气中分离出来的一种除尘设备。根据粉尘荷电机理的不同,制成KKJ-A和KKJ-B两种类型的净化机组。 KKJ-A型净化机组是利用电晕放电原理使粉尘强制荷电的,包括带集风器的KKJ-A型净化器、BJK_253-ZN0.3·5型防水风机和伞形除雾器。 KKJ-B型净化机组则是利用工业粉尘自然荷电的现象制成的,包括带集风器的KKJ-B     

荷电颗粒在DPF孔道内的流动及沉积特性

为了研究荷电颗粒在柴油机颗粒捕集器内的流动及沉积状况,基于FLUENT模拟软件建立DPF孔道计算模型,利用离散相模型计算了颗粒荷电前后在孔道内的流动及沉积.通过电镜扫描DPF切片分析了不同荷电电压下颗粒在通道内的沉积厚度,验证了模拟计算结果的准确性.结果表明:荷电电压的增加会使进、排气孔内速度变化趋于线性,且荷电电压越高线性变化越明显;在加载电压后进气孔内压力增大,而荷电电压的改变对排气孔道压力变化影响不大,同时荷电电压的增加会使壁面渗流速度沿孔道轴向变化变缓,孔道内的颗粒沉积分布趋于均匀,且电压越高颗粒沉积分布越均匀.     

高梯度磁场中燃煤PM10的捕集试验

利用高梯度磁场试验装置进行了捕集燃煤可吸入颗粒物的试验研究.采用电称低压冲击器(ELPI)在线实时测量了颗粒浓度的变化,系统研究了颗粒磁性、磁场强度、气溶胶流速和磁介质填充率对颗粒捕集效率的影响.结果表明:在0.1～10 μm范围内,颗粒的总捕集效率可以达到25%～36%;较大和较小的颗粒捕集效率相对较高;而粒径在1～3 μm的颗粒捕集效率相对较低.磁矩较大的样品,其捕集效率较高.磁场强度和磁介质填充率的增加可以提高颗粒的捕集效率,而气体流速的增大则会导致颗粒捕集效率降低.较低的气体流速有利于小颗粒的捕集,而较高的磁介质填充率对于大颗粒的捕集更为有利于.试验结果表明,采用高梯度磁分离控制燃煤可吸入颗粒物是一种新型有效的方法.     

针阵列对板电晕放电捕集微细颗粒物研究

研究了采用针阵列对板电晕放电对粒径在0.3～10.0μm之间的微粒进行捕集的捕集效率.研究中利用洁净空气量分析其捕集效果,利用Deutsch公式计算微粒的有效驱进速度,根据实验结果和静电除尘理论,分析得到引起捕集效率高的原因是放电区电场强度高,则快速电子密度高,使微粒有效荷电,同时荷电微粒的驱进速度高;针到板之间的间距窄,则荷电微粒的定向运动距离短、电场对其的捕集时间短;直流供电提供稳定的电场,相对于变化的电场来说放电区气流相对稳定,利于荷电微粒定向运动.     

电除尘器中粉尘粒子的凝并

应用电流体力学和外力场输运理论,分析了电收尘器中带电粉尘粒子的凝并现象。在一定的简化条件下建立了粒子凝并速率计算式,并通过实验进一步探讨了带电粉尘粒子凝并的机理。研究结果表明,电场中带电粉尘粒子的凝并受粒子表面电荷分布和电荷量、粒径、粒子所带电荷的极性以及中性电荷粒子的影响。无论单极或双极电晕,带电的粉尘粒子都发生凝并,但带正、负电荷粒子的凝并受限于某一作用范围。     

百叶窗对静电除尘器二次扬尘的抑制效应

提出了一种旨在削弱或消除静电除尘器(Electrostatic precipitator,简称ESP)振打形成的二次扬尘现象,借以提高ESP的粉尘捕集效率。建立了静电除尘器电晕电场,流场,颗粒荷电及运动场的二维数值模型,借助有限元软件Comsolmultiphysics进行模拟计算,模拟结果与已公开的电晕电场和除尘效率的实验结果吻合较好。通过添加百叶窗结构在阳极板前形成有效的静止空间,保证在振打清灰时颗粒不与主气流混合,降低二次扬尘。分析了3种不同结构的百叶窗结构,并对百叶窗布置形成进行优化。结果表明：添加百叶窗结构能够降低收尘极板附近气流流速在0.1m/s以下;耦合电场、流场、颗粒荷电运动场可以得出,添加百叶窗后,颗粒被捕集时的速度小于0.2m/s,能够有效的控制二次扬尘,提高除尘器的除尘效率。     

荷电液滴吸附颗粒物过程的试验

液滴荷电可增强其对颗粒物的吸附能力,有效提高其除尘效率.建立了荷电单液滴吸附颗粒物的试验系统,采用高速摄像技术结合显微放大图像处理技术对颗粒物的运动特性进行了可视化研究,捕捉了荷电液滴在吸附过程中颗粒物的运动轨迹.通过分析颗粒物在静电力、质量力以及黏性力等作用下的运动特性,发现颗粒物的粒径是影响其运动的主要因素.结果表明:荷电液滴比未荷电液滴更易于吸附颗粒物;颗粒物在到达液滴表面后无法克服液滴的表面张力能,会黏附在液滴表面;部分颗粒物及其微团在飞向荷电液滴的运动过程中会出现奇特的排斥飞散现象;粘黏沉积及排斥飞散现象都会影响荷电液滴捕集颗粒物的效率.     

燃油荷电喷雾燃烧的冷态试验研究

喷雾燃烧是燃油的基本燃烧方式 ,改善雾化是提高燃烧效率、降低排放的关键 将静电技术应用于燃油喷雾燃烧 ,目的是研制一种全新的燃油燃烧技术———荷电喷雾燃烧 本文是对这一燃烧方式进行冷态荷电喷雾的试验研究 ,在试验研究过程中研制了燃油荷电装置、荷质比测定装置、燃油雾滴的捕集液 ,准确地进行了荷质比、雾滴粒径的测量 并首次将PIV技术应用于荷电喷雾的试验研究 ,结果表明 :在相同条件下 ,燃油荷电后将使雾滴粒径降为非荷电时的 5 0 %左右     

单纤维对惯性颗粒稳态过滤捕集效率的数值模拟分析

采用计算机对单纤维稳态过滤捕集效率进行模拟分析,所选研究对象为惯性单分散颗粒,模拟分析中考虑拦截机理及碰撞机理作用,同时忽略扩散机理的影响.采用Kuwabara流场来表征单纤维表面的气流绕流特征,以计算粉尘颗粒运动的轨迹,计算分析了斯托克斯数St、拦截系数R及填充率c对稳态单纤维捕集效率的影响.研究结果表明:单纤维稳态过滤捕集效率均随St、R及c的增大而增大,单纤维稳态过滤捕集效率与填充率近乎呈线性增加的关系.模拟计算结果与文献研究结果基本吻合.