直流双极电场作用下微细颗粒物的凝并

It is a problem that fine particle(d＜1μm) produced by industry production is more difficult to be collected by the traditional electrostatic precipitator (ESP). In order to solve the problem, a new-type electrostatic agglomeration apparatus with single DC bipolar electric field was proposed. The distinguishing feature of this electrostatic agglomeration apparatus is that charging, agglomerating and collecting of the fine particles can be all achieved in the single zone. So it is better than the traditional three-zone and two-zone ESP. It is important to investigate the charging and agglomeration of fine particle influenced by DC bipolar electric field. Therefore, the charging equation of fine paricle in this kind of electric field can be established by solving Poisson Eequation with t distribution of current density on the plate. To test the charging equation, the EAA method was used to test particle charging. Then, based on the charging equation, the formula to calculate the bipolar charged particles coagulation coefficient in DC bipolar field is derived by using the same method that used for evaluating the AC acoustic agglomeration coefficient. The experimental study on agglomeration of the particles with different properties in electric fields with different barb spacings was carried out. And the modified agglomeration formula that can be used for industrial design will be acquired according to the experimental results. The purpose of this paper is to develop the theory of bipolar aerosol agglomeration and to promote the industrial application of DC bipolar agglomeration technology.

电除尘器对微细颗粒物(粒径小于1μm)的除尘效率低，是一个亟待解决的难题。双极电凝并除尘技术的发展为解决这一问题提供了有效的途径，由于这种单区式电凝并除尘器集颗粒物的荷电、凝并和去除于一体，且除尘效率高、凝并作用强，较以往的三区式和双区式电凝并除尘器具有优势，所以研究颗粒物在双极凝并电除尘器内稳定双极直流电场作用下的凝并规律具有重要意义。本项目首先根据新的边界条件- - 极板电流密度的t分布规律求解泊松方程，进而建立颗粒物时变荷电模型；同时，在除尘器出口处用EAA法检测粉尘荷电量，以验证荷电模型的正确性。在荷电研究基础上，引入交变电场中利用碰撞理论计算电凝并系数的方法，建立颗粒物在直流双极电场内的凝并系数理论模型，再通过不同芒刺间距、不同性质粉尘的凝并实验研究对理论模型进行修正，以得到符合实际的凝并系数修正计算式，从而推动气溶胶双极凝并理论的发展和双极凝并技术的工业应用。

芒刺放电极在无金属背板时，由于相邻芒刺的抑制作用，相同接地极板面积上的总放电电流随芒刺根数的增加而减小。实验极配下，在4~7根芒刺时，可获得较大电晕电流，其对应的芒刺间距为5cm~8cm。在接地极板有粉尘层时，电流密度分布t分布曲线吻合较好，表明粉尘层对电流分布影响较弱。可以推断，对于比电阻适用电除尘的粉尘，其比电阻对电流密度分布影响较弱且粉尘层的粘附性和致密程度对电流密度分布亦影响不大。当放电极使用金属背板时，因背板与相邻芒刺对放电电流共同抑制，应利用与芒刺长度和芒刺间距有关的修正系数对电流密度t分布模型进行修正。对六角形布置和正方形布置芒刺放电极的电流密度测定结果进一步说明了上述问题。且相同电压下，六角形布置的中心芒刺有效收尘面积大于正方形布置，从而在有效收尘面积这一新的角度证明了之前研究者的结论。对于圆形线放电极，单根电晕线的电流密度分布与t分布的趋势有较好的一致性。双电晕线同时放电时，电晕线内侧区域放电受到抑制，电流密度最大的位置出现在电晕线外侧，当电晕线间距在20mm~100mm时，最高电流一般位于电晕线外侧0.2b处。其原因是由于两根电晕线间有较强的放电互斥作用，使放电方向向线外侧偏转。芒刺电晕极则未使得相邻芒刺的放电方向发生偏转。因此，在放电极边缘区域芒刺电晕极更具放电稳定性。基于芒刺电极放电特性的研究结果所设计的三区式中试电凝并除尘器对电风速有较好的适用性，并使粉尘排放满足达标排放要求。为了得到一定条件下的电凝并系数的解析表达式，对电凝并理论研究的关键问题之一——电场空间电流分布，提出了两种推断方向：(1) 电极间任意平面平行于接地极板的平面电流分布仍服从t分布；(2) 通过求解电流连续性方程或泊松方程计算空间电流，将问题转化为求边界电荷分布的问题。目前这两个难点仍在进一步研究中。实验研究过程中，由于芒刺电极较强的电风作用，电场内EHD流动对颗粒物的凝并、捕集等各项性能有较大影响。所以，在未来的研究中，应在总结前人在该领域研究成果的基础上，首先完善芒刺电场EHD流动的理论与PIV(粒子图像测速法)实验研究，再在此基础上解决双极芒刺电除尘器的凝并、捕集机制及极配优化问题，并提出了较具体的后续研究目标和研究内容。