一、原理、用途及特点


　　电除尘器的除尘原理是使含尘气体的粉尘微粒，在高压静电场中荷电，荷电尘粒在电场的作用下，趋向集尘极和放电极，带负电荷的尘粒与集尘极接触后失去电子，成为中性而粘附于集尘极表面上，为数很少带电荷尘粒沉积在截面很少的放电极上。然后借助于振打装置使电极抖动，将尘粒脱落到除尘的集灰斗内，达到收尘目的。板式电除尘器模型具有较高的除尘效率，适于教学使用，易于操作，方便演示。其特点：该除尘器气流均布；壳体结构、振打清灰简单；处理烟尘颗粒范围广；对烟气的含尘浓度适应性好；压力损失小；能耗低；耐高温及腐蚀；捕集效率高；容易自动化控制，运行费用低，维护管理方便。


　　特点：1、可测定板式静电除尘器除尘效率。


　　2、可测定研究处理风量、待处理气体含尘浓度对除尘效率及压力损失的影响。


　　3、配有微电脑粉尘浓度检测系统（能在线监测进口处与出口处含尘浓度的变化、并具有数据采集与直接打印输出功能、）。


　　4、装置配有微电脑风量、风压检测系统（能在线监测各段的风压、风速、风量，并具有数据采集与直接打印输出功能）。


　　5、数据采集直接打印输出功能、设备上已经安装微型打印机1台、注意：（不需要另配计算机和打印机）。


　　6、设备带有机械自动发尘装置、发尘量可精确控制调节。


　　7、设备配有气尘混合系统，使风管内的粉尘分布均匀、取样检测更精确。


　　8、带有机械振打，卸灰的功能，处理风量、进尘浓度等可自行调节。


　　9、该装置可在线数据采集、也可备用数据采集接口、设备系统还在净化设备前后配有人工采样口。


　　10、本装置具有高压下无法启动，短路保护等安全措施11、各传感器都经防震处理，数据都经标准仪器标定。数据可靠稳定。


　　二、技术条件与指标


　　电场电压：0~20KV（可调），处理气量：150m3/h，除尘效率：98％电晕极有效驱进速度：10m/s、电场风速：0.03m/s通道数：3个、压力降：<500Pa、气流速度：1.0m/s、气体的含尘浓度：<30g/m


　　电压/功率380V/1600W、环境温度：0~50℃


　　电场电流：0~10mA


　　装置外形尺寸约：长2500mm×宽600mm×高1500mm8、电源380V三相四线制功率2000W9、带微机接口和在线数据采集功能、


　　10、机械振打频率50次/分钟


　　三、实验目的


　　了解电除尘器地电极配置和供电装置


　　观察电晕放电的外观形态


　　测定板式静电除尘器的除尘效率。


　　管道中各点流速和气体流量的测定


　　板式静电除尘器的压力损失和阻力系数的测定


　　测定静电除尘的风压、风速、电压、电流等因素对除尘效率的影响四、实验装置、供电装置和测量仪表板式高压静电除尘实验设备主要由集尘极、电晕极、高压静电电源、高压变压器、离心风机及机械振打装置等组成。电晕极挂在两块集尘板中间，放电电压可调，集尘板与支架都必须接地。


　　板式静电除尘器实验装置如图所示，本试验采用质量法测定板式静电除尘器的除尘效率。


　　配套实验装置包括：


　　1、微电脑进气粉尘浓度检测系统1套2、微电脑尾气粉尘浓度检测系统1套3、微电脑在线风量检测系统1套4、微电脑在线风速检测系统1套5、微电脑在线风压检测系统1套6、10英寸液晶显示器1套7、在线温度、湿度检测系统1套；8、配套分析处理软件1套（能记录保存实验数据，数据变化曲线分析，取样时间设定，工作效率自动换算等功能）9、微型数据打印机（可直接打印分析数据、不需另配计算机和打印机）1套；10、数据处理分析系统1套；11、计算机通讯接口1套；12、控制检测系统开关电源1套13、可控硅直流调压装置1套14、高压静电电源1套（集成开关电源形式，并带有各种安全与短路保护措施）15、设备相关展示台1套（展示并讲解设备的工艺流程）16、电晕极14条17、高压电源线1条18、高压指示电压表1个19、高压指示电流表1个20、集尘极3块21、信号指示灯5个22、专用测压软管1套23、气尘混合系统1套；


　　24、气体整流板1套；25、系统静压测口2个


　　26、工业滤袋6个27、机械振打装置1套


　　28、振打连杆1根29、减速电机1台


　　30、透明有机玻璃喇叭型进灰管段1套；31、自动粉尘加料装置1套；32、卸灰装置1套；33、进出口风管1套；34、人工取样口2个35、高压离心通风机1台；


　　36、风量调节阀1套；37、调节电位器1个


　　38、漏电保护开关1个39、指示按钮开关6只；


　　40、电源线1批；41、工作电压表1个，电流表1个42、金属电器控制箱1台43、不锈钢支架、管道、开关等1套。设备外形尺寸约：长×宽×高=2500mm×600mm×1500mm本实验需自行配备以下仪器。


　　（1）倾斜微差计2台（5）空盒气压计1台


　　（2）U形压差计1个（6）托盘天平（分度值1g）1台（3）毕托管2支（7）秒表2块（4）干湿球温度计1支（8）钢卷尺2个


　　五、实验原理


　　气体温度和含湿量的测定


　　由于除尘系统吸入的是室内空气，所以近似用室内空气的温度和湿度代表管道内气流的温度ts和湿度yw。由挂在室内的干湿球温度计测量的干球温度和湿度温度，可查得空气的相对湿度Ф，由干球温度可查得相应的饱和水蒸气压力pv，则空气所含水蒸气的体积分数yw=Ф（式1）式中pv饱和水蒸气压力，kPa


　　pa当地大气压力，kPa


　　管道中各点气流速度的测定


　　本实验用测压管和U型管压力计或（倾斜微压计）测定管道中各测点的动压pk和静压ps。各点的流速按下式计算。


　　V=Kp（式2）


　　式中Kp皮托管的校正系数


　　pK 各点气流的动压,Pa


　　ρ测定断面上气流的密度,kg/m3


　　气流的密度可按下式计算.


　　ρ=2.696[1.293(1-yw)+0.804yw](kg/m3)（式3）式中Ps?测定断面上气流的平均静压(绝对压力),Ps?=ps+pa，kPaPs气流的平均静压（相对压力），kPaTs气体（即室内气体）温度，K。


　　管道中气体流量的测定


　　根据断面平均流速计算根据各点流速可求出断面平均流速v?,则气体流量为Q=A（m3/s）（式4）式中A管道横断面积，m2


　　用静压法测定根据测得的吸气均流管入口处的平均静压的绝对值|Ps|，并算出气体流量Q=φA(m3/s）（式5）式中|Ps|均流管处气流平均静压的绝对值,Pa


　　φ均流管的流量系数。


　　标准状态下（273.15K101.33kPa）的干气体流量为QN=2.696Q(1-yw)（m3/s）静电除尘器压力损失和阻力系数的测定


　　本实验采用静压法测定静电除尘器的压力损失。由于本实验装置中除尘器进、出口接管的断面积相等，气流动压相等，所以除尘器压力损失等于进、湖口接管断面静压之差，即Δp=psi-ps0（式7）测出静电除尘器的压力损失之后，便可计算出旋风除尘器的阻力系数ξ=（式8）式中v1静电除尘器进口风速，m/s


　　除尘系统中气体含尘浓度的计算


　　（1）静电除尘器入口前气体含尘浓度的计算


　　Ci=（式9）


　　（2）静电除尘器出口后气体含尘浓度的计算


　　C0=（式10）


　　式中CiC0除尘器进出口的气体含尘浓度，g/m3


　　Gf发尘量与收尘量


　　QiQ0除尘器进、出口的气体量，m3/s


　　τ发尘时间，s


　　6、除尘效率的测定与计算


　　（1）质量法测出同一时段进入除尘器的粉尘质量Gf（g）和除尘捕集的粉尘质量Gs（g），则除尘效率η=×100%（式11）(2)浓度法用等速采样法测出除尘器进口和出口管道中气流含尘浓度Ci和C0（mg/m3），则除尘效率η=×100%（式12）7、除尘器处理气体量和漏风率的计算


　　处理气体量Q=（Qi+Q0）


　　漏风率δ=×100%


　　8、荷电粒子在电场中的驱进速度。


　　荷电粒子（电晕区外）在电场和空气阻力的共同作用下，向集尘记极板运动，其所达到的终末电力沉降速度称为粒子驱进速度，其计算式为式中：ω——荷电粉尘粒子在电场中的驱进速度，m/sq——粉尘粒子荷电量，CE——粉尘粒子所处位置的电场强度，V/m


　　μ——气体黏度，Pa·s


　　dp——粉尘粒子的直径，μm


　　C——肯宁汉修正系数，这里可以近似估算为


　　9、起晕电压


　　板式静电除尘器起晕电压的计算公式为：


　　式中：Vc——起晕电压，单位为V


　　ra——电晕极半径，单位为m


　　——空气的相对密度，当大气压力为P（Pa），温度为t（℃）时：


　　10、捕集效率


　　电除尘器的捕集效率与粒子性质、电场强度、气流性质及除尘器结构等因素有关。从理论上严格的推导捕集效率公式是困难的，所以需要做一定的假设。


　　德意希在1922年推导出除尘效率与集尘板面积、气体流量和粒子驱进速度之间的关系式（即德意希公式）时，做了以下假设：电除尘器内含尘气流为紊流；通过垂直与集尘极表面的任一断面的粉尘浓度和气流分布均匀；粉尘粒子进入电除尘器后就认为完全荷电；忽略电风、气流分布不均匀及捕集粒子重新进入气流等的影响。


　　德意希公式为：


　　式中：A——电除尘器集尘板总面积，m2


　　Q——电除尘器的处理气量，m3/s


　　ω——荷电粉尘粒子在电场中的驱进速度，m/s。


　　11、集尘极的比集尘面积


　　12、有效截面积的计算


　　式中：F——电除尘器有效截面积，单位为m2


　　Q——处理气量，单位为m3/s


　　——气体速度，单位为m/s


　　13、集尘极总长度的计算


　　式中：——电场总长度，单位为s


　　n——气体在电除尘器内的通道数


　　h——集尘极极板高度，单位为m。


　　六、实验步骤


　　测定室内空气干球和湿球温度、大气压力、计算空气湿度。


　　测量管道直径，确定分环数和测点数，求出各测点距管道内壁的距离，并用胶布标志在皮托管和采样管上。


　　开起风机，测定各点流速和风量。用测压计测出各点气流的动压和静压，求出气体的密度、各点的气流速度、除尘器前后的风量。


　　先检查设备是否接地，如未接地请先将接地接好。


　　检查无误后，将控制器的电流插头插入交流220V插座中。将“电源开关”旋柄搬于“开”的位置。控制器接通电源后，低压绿色信号灯亮。


　　将电压调节手柄逆时针转到零位，轻轻按动高压“起动”按钮，高压变压器输入端主回路接通电源。这时高压红色信号灯亮。低压信号灯灭。


　　顺时针缓慢旋转电压调节手柄，使电压慢慢升高。待电压升至5kV时，打开保护开关K，读取并记录u2、I2。读完后立即将保护开关闭合，继续升压。以后每升高5kV读取并记录一组数据，读数时操作方法和第一次相同，当开始出现火花时停止升压。


　　停机时将调压手柄旋回零位，按动停止按钮，则主回路电源切断。这时高压信号灯灭，绿色低压信号灯亮。再将电源“开关”关闭，即切断电源。


　　断电后，高压部分任有残留电荷，必须使高压部分与地短路消去残留电荷，再按要求做下一组的实验。


　　10、用托盘天平城好一定量的尘样。


　　11、测定除尘效率：启动风机后开始发尘，记录发尘时间和发尘量。观察除尘系统中的含尘气流和粉尘浓度的变化情况。关闭风机后，收集静电除尘器灰斗中捕集的粉尘，然后称量，用（式11）计算除尘效率。


　　12、改变系统风量，重复上述试验，确定静电除尘器在各种工况下的性能。


　　13、改变电场电压，重复上述试验，确定静电除尘器在各种工况下的性能。


　　七、试验数据的记录与整理


　　实验时间年月日空气干球温度（td）℃


　　空气湿球温度（tv）℃空气相对湿度（Ф）%


　　空气压力（p）Pa空气密度（ρ）Kg/m3


　　电场电压KV电场电流mA


　　计算静电除尘器的处理气体量和漏风率，并将测定及计算结果记入表1计算静电除尘器在各种工况下的压力损失和阻力系数并记入表2计算静电除尘器在各种工况下的除尘效率记入表3表1除尘器处理风量测定结果记录表测定次数U型管测压计或/微压计读数微压计倾斜角度系数K静压/Paps=KΔ·g流量系数φ管内流速v/(m/s)风管横截面积F1/(m/s)风量Q/(m3/h)除尘器进口面积F2/m2除尘器进口气速v2/(m/s)初读l1/mm终读l2/mm实际Δl=l1-l2/mm表2除尘器阻力测定结果记录表


　　测定次数微压计读数微压计K值a、b断面间的静压差Δpab/Pa比摩阻RL直管长度l/m管内平局动压pd/Pa管间的总阻力系数∑ξ管间的局部阻力系数Δpm/Pa除尘器阻力Δp/Pa除尘器在标准状态下的阻力ΔpNm/Pa除尘器进口截面处动压pd1/Pa除尘器阻力系数ξ初读l1/mm终读l2/mm实际Δl=l1-l2/mm表3除尘器效率测定结果记录表


　　测定次数发尘量Gi/g发尘时间τ/s电场电压电场电流有效驱进速度除尘器进口气体含尘浓度Ci(g/m3)收尘量Gs/g除尘器出口气体含尘浓度Cj/(g/m3)除尘器效率η/%八、注意事项实验前准备就序后，经指导教师检查后才能起动高压。


　　设备启动时，电压需先调至零位，才能重新启动。


　　电流表与本测点牢靠连接，严禁开路运行。


　　实验进行时，严禁触摸高压区。


　　使用前请检查设备是否接地，如未接地请勿使用，以免危险。


　　粉尘传感器使用一定时间后，必须定时清洁，以保证其测量精度。


　　板式高压静电除尘实验含尘浓度不宜超过30g/m3九、讨论（讨论结果写入实验报告中）