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电磁式静电除尘空气净化机理的研究
作者:管理员    发布于:2016-10-20 13:42:01    文字:【】【】【

  可吸入颗粒物(PM10)易随呼吸作用进入人体,吸附在肺泡上,对人体造成严重危害。由于静电除尘空气净化法成本低、功耗小,目前在许多场合(工厂、矿山、居室)得到了广泛应用在传统方法的基础上,笔者所首创的电磁式静电除尘空气净化法通过引入磁场大大提高了静电除尘空气净化法的净化效率在人们环保意识不断加强的今天,该技术有着巨大的社会意义和发展前景本文就电磁式静电除尘空气净化法的机理作了更深入的研究,进一步提高了净化效率,完善了这一新技术1试验装置及试验方法试验装置如所示,图示有机玻璃箱1体积为1m< 5m;污染源2为燃烧的香烟;高压集尘区5由交错排列的不锈钢集尘板构成,可通过调节集尘板在板槽上的距离来改变集尘板间距;隔层的集尘板电气联接,在其中一极上加负电压,另一极接地,在集尘区形成静电场,高压荷电区4中用芒刺针阵列产生易于发生电晕放电的不均匀电场,针状阵列连接在高压集尘板上,放电电压的大小可通过调节电压源来改变;在集尘板的上下两侧设置永磁体6,在集尘区形成磁场,磁场方向的改变可通过改变永磁体的位置来实现;对流风扇3起加速污染气体流经净化装置的作用,通过改变风速来改变荷电粒子进入荷电区的初速;图中7为可吸入颗粒物PM10的采样头,PM10的浓度采用P-5L2型数字粉尘仪测量,待污染物在箱体内扩散均匀后,每30s读数一次,数字粉尘仪上所示的CPM值是可吸入颗粒物的相对质量浓度d,它与实际质量浓度呈线性关系,可用以表示粒子浓度的变化。

  2影响净化效率的因素分析2.1磁场方向对净化效率的影响磁场方向对净化效率的影响通过改变如中所示永磁体6的位置可改变集尘区所加磁场的方向。当磁感应强度方向与集尘区静电场的方向平行时,称之为平行磁场,当二者方向相垂直时,称之为垂直磁场笔者分别研究了平行磁场和垂直磁场情况下电磁式静电除尘空气净化法的净化效率,试验数据如所示。图中的纵坐标表示装置对PM10的净化时间Tp,横坐标表示不同的电晕放电电压U在放电电压分别为的情况下测量了不加磁场加平行磁场及加垂直磁场时去除PM10的净化时间。用中对应的三种不同柱体表示,柱体的高度表示在净化过程中,数字粉尘仪所显示的PM10的CPM值从2500下降到300时所用的时间。电晕放电电压越高,净化效率就越高,同时对不同的电晕放电电压,对PM10有相同的净化趋势以-5000V的放电电压为例,加磁场比不加磁场时,净化效率有明显的提高在同样引入磁场的情况下,加平行磁场比加垂直磁场的净化效率有显著的提高。通过对集尘板间粒子运动规律的分析,同时引入等离子体的电漂移理论,对此现象的机理解释如下。

  2.1.1平行磁场下净化机理分析在荷电区引入磁场,当磁感应强度B的方向与板间电场强度E的方向平行时,质量为m荷电量为q的荷电粒子在荷电区受电场力Fe=qE和洛伦兹力Fi=q(vXB)的作用,用对于引入磁场的情况下,当集尘板间距从Di大到D4,电磁式静电除尘净化法对PM10的净化效率呈下降趋势,特别当集尘板间距为D3和D4的情况下,引入垂直磁场后的净化效率反而低于不引入磁场情况下的净化效率。对于这种试验结果,阐释如下。

  在静电除尘净化法中,引入平行或垂直磁场后,由于洛仑兹力的作用,使粒子的运动轨迹从抛物线状变为回旋状,延长了粒子在集尘区的停留时间,从而使粒子有更充足的时间被集尘板吸附。当大集尘板间距,则大了粒子运动到集尘板的运动轨迹,即大了粒子逸出集尘区的机率,与集尘板间距较小时相比,降低了净化效率。对于引入垂直磁场的情况,由2 1.2节的分析可知,因洛仑兹力妨碍了集尘板对荷电粒子的吸附,使得净化效率降低中D3和D4情况下引入垂直磁场后,净化效率低于不加磁场情况下的净化效率即为这种情况3结论针对电磁式静电除尘空气净化法中加载不同方向磁场对净化效果的影响,提出了引入垂直磁场情况下带电粒子的电漂移理论,有效地改进了这一新技术;通过进一步的试验,证明并解释了获得较高净化效率的粒子初速存在一个佳值;基于新提出的在引入垂直磁场情况下带电粒子的电漂移理论,对一定的集尘板间距下引入垂直方向磁场反而会降低净化效率这一特殊试验现象进行了阐释

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