靜電除塵實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
一、原理、用途及特點(diǎn)電除塵器的除塵原理是使含塵氣體的粉塵微粒，在高壓靜電場(chǎng)中荷電，荷電塵粒在電場(chǎng)的作用下，趨向集塵極和放電極，帶負(fù)電荷的塵粒與集塵極接觸后失去電子，成為中性而粘附于集塵極表面上，為數(shù)很少帶電荷塵粒沉積在截面很少的放電極上。然后借助于振打裝置使電極抖動(dòng)，將塵粒脫落到除塵的集灰斗內(nèi)，達(dá)到收塵目的。板式電除塵器模型具有較高的除塵效率，適于教學(xué)使用，易于操作，方便演示。其特點(diǎn)：該除塵器氣流均布；殼體結(jié)構(gòu)、振打清灰簡(jiǎn)單；處理煙塵顆粒范圍廣；對(duì)煙氣的含塵濃度適應(yīng)性好；壓力損失小；能耗低；耐高溫及腐蝕；捕集效率高；容易自動(dòng)化控制，運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)管理方便。
特點(diǎn)：1、可測(cè)定板式靜電除塵器除塵效率。
2、可測(cè)定研究處理風(fēng)量、待處理氣體含塵濃度對(duì)除塵效率及壓力損失的影響。
3、配有微電腦粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng)（能在線監(jiān)測(cè)進(jìn)口處與出口處含塵濃度的變化、并具有數(shù)據(jù)采集與直接打印輸出功能、）。
4、裝置配有微電腦風(fēng)量、風(fēng)壓檢測(cè)系統(tǒng)（能在線監(jiān)測(cè)各段的風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量，并具有數(shù)據(jù)采集與直接打印輸出功能）。
5、數(shù)據(jù)采集直接打印輸出功能、設(shè)備上已經(jīng)安裝微型打印機(jī)1臺(tái)、注意：（不需要另配計(jì)算機(jī)和打印機(jī)）。
6、設(shè)備帶有機(jī)械自動(dòng)發(fā)塵裝置、發(fā)塵量可精確控制調(diào)節(jié)。
7、設(shè)備配有氣塵混合系統(tǒng)，使風(fēng)管內(nèi)的粉塵分布均勻、取樣檢測(cè)更精確。
8、帶有機(jī)械振打，卸灰的功能，處理風(fēng)量、進(jìn)塵濃度等可自行調(diào)節(jié)。
9、該裝置可在線數(shù)據(jù)采集、也可備用數(shù)據(jù)采集接口、設(shè)備系統(tǒng)還在凈化設(shè)備前
后配有人工采樣口。
10、本裝置具有高壓下無(wú)法啟動(dòng)，短路保護(hù)等安全措施
11、各傳感器都經(jīng)防震處理，數(shù)據(jù)都經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)儀器標(biāo)定。數(shù)據(jù)可靠穩(wěn)定。
二、技術(shù)條件與指標(biāo)
電場(chǎng)電壓：0~20KV（可調(diào)），處理氣量：150m3/h，除塵效率：98％
電暈極有效驅(qū)進(jìn)速度：10m/s、電場(chǎng)風(fēng)速：0.03m/s
通道數(shù)：3個(gè)、壓力降：<500Pa、
氣流速度：1.0m/s、氣體的含塵濃度：<30g/m
電壓/功率380V/1600W、環(huán)境溫度：0~50℃
電場(chǎng)電流：0~10mA
裝置外形尺寸約：長(zhǎng)2500mm×寬600mm×高1500mm
8、電源380V三相四線制功率2000W
9、帶微機(jī)接口和在線數(shù)據(jù)采集功能、
10、機(jī)械振打頻率50次/分鐘
三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
了解電除塵器地電極配置和供電裝置
觀察電暈放電的外觀形態(tài)
測(cè)定板式靜電除塵器的除塵效率。
管道中各點(diǎn)流速和氣體流量的測(cè)定
板式靜電除塵器的壓力損失和阻力系數(shù)的測(cè)定
測(cè)定靜電除塵的風(fēng)壓、風(fēng)速、電壓、電流等因素對(duì)除塵效率的影響
四、實(shí)驗(yàn)裝置、供電裝置和測(cè)量?jī)x表
板式高壓靜電除塵實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要由集塵極、電暈極、高壓靜電電源、高壓變壓器、離心風(fēng)機(jī)及機(jī)械振打裝置等組成。電暈極掛在兩塊集塵板中間，放電電壓可調(diào)，集塵板與支架都必須接地。
板式靜電除塵器實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，本試驗(yàn)采用質(zhì)量法測(cè)定板式靜電除塵器的除塵效率。
配套實(shí)驗(yàn)裝置包括：
1、微電腦進(jìn)氣粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng)1套2、微電腦尾氣粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng)1套
3、微電腦在線風(fēng)量檢測(cè)系統(tǒng)1套4、微電腦在線風(fēng)速檢測(cè)系統(tǒng)1套
5、微電腦在線風(fēng)壓檢測(cè)系統(tǒng)1套6、10英寸液晶顯示器1套
7、在線溫度、濕度檢測(cè)系統(tǒng)1套；8、配套分析處理軟件1套（能記錄保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變化曲線分析，取樣時(shí)間設(shè)定，工作效率自動(dòng)換算等功能）
9、微型數(shù)據(jù)打印機(jī)（可直接打印分析數(shù)據(jù)、不需另配計(jì)算機(jī)和打印機(jī)）1套；
10、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)1套；11、計(jì)算機(jī)通訊接口1套；
12、控制檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源1套13、可控硅直流調(diào)壓裝置1套
14、高壓靜電電源1套（集成開(kāi)關(guān)電源形式，并帶有各種安全與短路保護(hù)措施）
15、設(shè)備相關(guān)展示臺(tái)1套（展示并講解設(shè)備的工藝流程）
16、電暈極14條17、高壓電源線1條
18、高壓指示電壓表1個(gè)19、高壓指示電流表1個(gè)
20、集塵極3塊21、信號(hào)指示燈5個(gè)
22、專(zhuān)用測(cè)壓軟管1套23、氣塵混合系統(tǒng)1套；
24、氣體整流板1套；25、系統(tǒng)靜壓測(cè)口2個(gè)
26、工業(yè)濾袋6個(gè)27、機(jī)械振打裝置1套
28、振打連桿1根29、減速電機(jī)1臺(tái)
30、透明有機(jī)玻璃喇叭型進(jìn)灰管段1套；31、自動(dòng)粉塵加料裝置1套；
32、卸灰裝置1套；33、進(jìn)出口風(fēng)管1套；
34、人工取樣口2個(gè)35、高壓離心通風(fēng)機(jī)1臺(tái)；
36、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥1套；37、調(diào)節(jié)電位器1個(gè)
38、漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)1個(gè)39、指示按鈕開(kāi)關(guān)6只；
40、電源線1批；41、工作電壓表1個(gè)，電流表1個(gè)
42、金屬電器控制箱1臺(tái)43、不銹鋼支架、管道、開(kāi)關(guān)等1套。設(shè)備外形尺寸約：長(zhǎng)×寬×高=2500mm×600mm×1500mm
本實(shí)驗(yàn)需自行配備以下儀器。
（1）傾斜微差計(jì)2臺(tái)（5）空盒氣壓計(jì)1臺(tái)
（2）U形壓差計(jì)1個(gè)（6）托盤(pán)天平（分度值1g）1臺(tái)
（3）畢托管2支（7）秒表2塊
（4）干濕球溫度計(jì)1支（8）鋼卷尺2個(gè)
五、實(shí)驗(yàn)原理
氣體溫度和含濕量的測(cè)定
由于除塵系統(tǒng)吸入的是室內(nèi)空氣，所以近似用室內(nèi)空氣的溫度和濕度代表管道內(nèi)氣流的溫度ts和濕度yw。由掛在室內(nèi)的干濕球溫度計(jì)測(cè)量的干球溫度和濕度溫度，可查得空氣的相對(duì)濕度Ф，由干球溫度可查得相應(yīng)的飽和水蒸氣壓力pv，則空氣所含水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)
yw=Ф
（式1）式中pv飽和水蒸氣壓力，kPa
pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫�，kPa
管道中各點(diǎn)氣流速度的測(cè)定
本實(shí)驗(yàn)用測(cè)壓管和U型管壓力計(jì)或（傾斜微壓計(jì)）測(cè)定管道中各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓pk和靜壓ps。各點(diǎn)的流速按下式計(jì)算。
V=Kp
（式2）式中Kp皮托管的校正系數(shù)
pK 各點(diǎn)氣流的動(dòng)壓,Pa
ρ測(cè)定斷面上氣流的密度,kg/m3
氣流的密度可按下式計(jì)算.
ρ=2.696[1.293(1-yw)+0.804yw]
(kg/m3)（式3）式中Ps´測(cè)定斷面上氣流的平均靜壓(絕對(duì)壓力),Ps´=ps+pa，kPa
Ps氣流的平均靜壓（相對(duì)壓力），kPa
Ts氣體（即室內(nèi)氣體）溫度，K。
管道中氣體流量的測(cè)定
根據(jù)斷面平均流速計(jì)算根據(jù)各點(diǎn)流速可求出斷面平均流速v¯,則氣體流量為
Q=A
（m3/s）（式4）式中A管道橫斷面積，m2
用靜壓法測(cè)定根據(jù)測(cè)得的吸氣均流管入口處的平均靜壓的絕對(duì)值|Ps|，并算出氣體流量
Q=φA
(m3/s）（式5）式中|Ps|均流管處氣流平均靜壓的絕對(duì)值,Pa
φ均流管的流量系數(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（273.15K101.33kPa）的干氣體流量為
QN=2.696Q(1-yw)
（m3/s）靜電除塵器壓力損失和阻力系數(shù)的測(cè)定
本實(shí)驗(yàn)采用靜壓法測(cè)定靜電除塵器的壓力損失。由于本實(shí)驗(yàn)裝置中除塵器進(jìn)、出口接管的斷面積相等，氣流動(dòng)壓相等，所以除塵器壓力損失等于進(jìn)、湖口接管斷面靜壓之差，即Δp=psi-ps0（式7）
測(cè)出靜電除塵器的壓力損失之后，便可計(jì)算出旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)
ξ=
（式8）式中v1靜電除塵器進(jìn)口風(fēng)速，m/s
除塵系統(tǒng)中氣體含塵濃度的計(jì)算
（1）靜電除塵器入口前氣體含塵濃度的計(jì)算
Ci=
（式9）（2）靜電除塵器出口后氣體含塵濃度的計(jì)算
C0=
（式10）式中CiC0除塵器進(jìn)出口的氣體含塵濃度，g/m3
Gf發(fā)塵量與收塵量
QiQ0除塵器進(jìn)、出口的氣體量，m3/s
τ發(fā)塵時(shí)間，s
6、除塵效率的測(cè)定與計(jì)算
（1）質(zhì)量法測(cè)出同一時(shí)段進(jìn)入除塵器的粉塵質(zhì)量Gf（g）和除塵捕集的粉塵質(zhì)量Gs（g），則除塵效率
η=
×100%（式11）(2)濃度法用等速采樣法測(cè)出除塵器進(jìn)口和出口管道中氣流含塵濃度Ci和C0（mg/m3），則除塵效率
η=
×100%（式12）7、除塵器處理氣體量和漏風(fēng)率的計(jì)算
處理氣體量Q=
（Qi+Q0）漏風(fēng)率δ=
×100%8、荷電粒子在電場(chǎng)中的驅(qū)進(jìn)速度。
荷電粒子（電暈區(qū)外）在電場(chǎng)和空氣阻力的共同作用下，向集塵記極板運(yùn)動(dòng)，其所達(dá)到的終末電力沉降速度稱(chēng)為粒子驅(qū)進(jìn)速度，其計(jì)算式為
式中：ω——荷電粉塵粒子在電場(chǎng)中的驅(qū)進(jìn)速度，m/s
q——粉塵粒子荷電量，C
E——粉塵粒子所處位置的電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m
μ——氣體黏度，Pa·s
dp——粉塵粒子的直徑，μm
C——肯寧漢修正系數(shù)，這里可以近似估算為
9、起暈電壓
板式靜電除塵器起暈電壓的計(jì)算公式為：
式中：Vc——起暈電壓，單位為V
ra——電暈極半徑，單位為m
——空氣的相對(duì)密度，當(dāng)大氣壓力為P（Pa），溫度為t（℃）時(shí)：
10、捕集效率
電除塵器的捕集效率與粒子性質(zhì)、電場(chǎng)強(qiáng)度、氣流性質(zhì)及除塵器結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。從理論上嚴(yán)格的推導(dǎo)捕集效率公式是困難的，所以需要做一定的假設(shè)。
德意希在1922年推導(dǎo)出除塵效率與集塵板面積、氣體流量和粒子驅(qū)進(jìn)速度之間的關(guān)系式（即德意希公式）時(shí)，做了以下假設(shè)：電除塵器內(nèi)含塵氣流為紊流；通過(guò)垂直與集塵極表面的任一斷面的粉塵濃度和氣流分布均勻；粉塵粒子進(jìn)入電除塵器后就認(rèn)為完全荷電；忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻及捕集粒子重新進(jìn)入氣流等的影響。
德意希公式為：
式中：A——電除塵器集塵板總面積，m2
Q——電除塵器的處理氣量，m3/s
ω——荷電粉塵粒子在電場(chǎng)中的驅(qū)進(jìn)速度，m/s。
11、集塵極的比集塵面積
12、有效截面積的計(jì)算
式中：F——電除塵器有效截面積，單位為m2
Q——處理氣量，單位為m3/s
——氣體速度，單位為m/s13、集塵極總長(zhǎng)度的計(jì)算
式中：
——電場(chǎng)總長(zhǎng)度，單位為sn——氣體在電除塵器內(nèi)的通道數(shù)
h——集塵極極板高度，單位為m。
六、實(shí)驗(yàn)步驟
測(cè)定室內(nèi)空氣干球和濕球溫度、大氣壓力、計(jì)算空氣濕度。
測(cè)量管道直徑，確定分環(huán)數(shù)和測(cè)點(diǎn)數(shù)，求出各測(cè)點(diǎn)距管道內(nèi)壁的距離，并用膠布標(biāo)志在皮托管和采樣管上。
開(kāi)起風(fēng)機(jī)，測(cè)定各點(diǎn)流速和風(fēng)量。用測(cè)壓計(jì)測(cè)出各點(diǎn)氣流的動(dòng)壓和靜壓，求出氣體的密度、各點(diǎn)的氣流速度、除塵器前后的風(fēng)量。
先檢查設(shè)備是否接地，如未接地請(qǐng)先將接地接好。
檢查無(wú)誤后，將控制器的電流插頭插入交流220V插座中。將“電源開(kāi)關(guān)”旋柄搬于“開(kāi)”的位置�？刂破鹘油娫春�，低壓綠色信號(hào)燈亮。
將電壓調(diào)節(jié)手柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)到零位，輕輕按動(dòng)高壓“起動(dòng)”按鈕，高壓變壓器輸入端主回路接通電源。這時(shí)高壓紅色信號(hào)燈亮。低壓信號(hào)燈滅。
順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)手柄，使電壓慢慢升高。待電壓升至5kV時(shí)，打開(kāi)保護(hù)開(kāi)關(guān)K，讀取并記錄u2、I2。讀完后立即將保護(hù)開(kāi)關(guān)閉合，繼續(xù)升壓。以后每升高5kV讀取并記錄一組數(shù)據(jù)，讀數(shù)時(shí)操作方法和第一次相同，當(dāng)開(kāi)始出現(xiàn)火花時(shí)停止升壓。
停機(jī)時(shí)將調(diào)壓手柄旋回零位，按動(dòng)停止按鈕，則主回路電源切斷。這時(shí)高壓信號(hào)燈滅，綠色低壓信號(hào)燈亮。再將電源“開(kāi)關(guān)”關(guān)閉，即切斷電源。
斷電后，高壓部分任有殘留電荷，必須使高壓部分與地短路消去殘留電荷，再按要求做下一組的實(shí)驗(yàn)。
10、用托盤(pán)天平城好一定量的塵樣。
11、測(cè)定除塵效率：?jiǎn)?dòng)風(fēng)機(jī)后開(kāi)始發(fā)塵，記錄發(fā)塵時(shí)間和發(fā)塵量。觀察除塵系統(tǒng)中的含塵氣流和粉塵濃度的變化情況。關(guān)閉風(fēng)機(jī)后，收集靜電除塵器灰斗中捕集的粉塵，然后稱(chēng)量，用（式11）計(jì)算除塵效率。
12、改變系統(tǒng)風(fēng)量，重復(fù)上述試驗(yàn)，確定靜電除塵器在各種工況下的性能。
13、改變電場(chǎng)電壓，重復(fù)上述試驗(yàn)，確定靜電除塵器在各種工況下的性能。
七、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與整理
實(shí)驗(yàn)時(shí)間年月日空氣干球溫度（td）℃
空氣濕球溫度（tv）℃空氣相對(duì)濕度（Ф）%
空氣壓力（p）Pa空氣密度（ρ）Kg/m3
電場(chǎng)電壓KV電場(chǎng)電流mA
計(jì)算靜電除塵器的處理氣體量和漏風(fēng)率，并將測(cè)定及計(jì)算結(jié)果記入表1
計(jì)算靜電除塵器在各種工況下的壓力損失和阻力系數(shù)并記入表2
計(jì)算靜電除塵器在各種工況下的除塵效率記入表3
表1除塵器處理風(fēng)量測(cè)定結(jié)果記錄表
| 測(cè)定次數(shù) | U型管測(cè)壓計(jì)或/微壓計(jì)讀數(shù) | 微壓計(jì)傾斜角度系數(shù)K |
靜壓/Pa ps=KΔ·g |
流量系數(shù)φ | 管內(nèi)流速v/(m/s) | 風(fēng)管橫截面積F1/(m/s) | 風(fēng)量Q/(m3/h) | 除塵器進(jìn)口面積F2/m2 | 除塵器進(jìn)口氣速v2/(m/s) | ||
| 初讀l1/mm | 終讀l2/mm | 實(shí)際Δl=l1-l2/mm | |||||||||
表2除塵器阻力測(cè)定結(jié)果記錄表
| 測(cè)定次數(shù) | 微壓計(jì)讀數(shù) | 微壓計(jì)K值 |
a、b斷面間的靜壓差Δpab/Pa |
比摩阻RL | 直管長(zhǎng)度l/m | 管內(nèi)平局動(dòng)壓pd/Pa | 管間的總阻力系數(shù)∑ξ | 管間的局部阻力系數(shù)Δpm/Pa | 除塵器阻力Δp/Pa | 除塵器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的阻力ΔpNm/Pa | 除塵器進(jìn)口截面處動(dòng)壓pd1/Pa | 除塵器阻力系數(shù)ξ | ||
| 初讀l1/mm | 終讀l2/mm | 實(shí)際Δl=l1-l2/mm | ||||||||||||
表3除塵器效率測(cè)定結(jié)果記錄表
| 測(cè)定次數(shù) | 發(fā)塵量Gi/g | 發(fā)塵時(shí)間τ/s | 電場(chǎng)電壓 | 電場(chǎng)電流 | 有效驅(qū)進(jìn)速度 | 除塵器進(jìn)口氣體含塵濃度Ci(g/m3) | 收塵量Gs/g | 除塵器出口氣體含塵濃度Cj/(g/m3) | 除塵器效率η/% |
實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備就序后，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后才能起動(dòng)高壓。
設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，電壓需先調(diào)至零位，才能重新啟動(dòng)。
電流表與本測(cè)點(diǎn)牢靠連接，嚴(yán)禁開(kāi)路運(yùn)行。
實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，嚴(yán)禁觸摸高壓區(qū)。
使用前請(qǐng)檢查設(shè)備是否接地，如未接地請(qǐng)勿使用，以免危險(xiǎn)。
粉塵傳感器使用一定時(shí)間后，必須定時(shí)清潔，以保證其測(cè)量精度。
板式高壓靜電除塵實(shí)驗(yàn)含塵濃度不宜超過(guò)30g/m3
九、討論（討論結(jié)果寫(xiě)入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中）
用動(dòng)壓法和用靜壓法測(cè)得的氣體流量是否相同，哪一種方法更準(zhǔn)確些，為什么？
當(dāng)用靜壓法測(cè)定風(fēng)量時(shí)，在清潔氣流中測(cè)定和在含塵氣流中測(cè)定的數(shù)值是否相等，哪一個(gè)數(shù)值更接近除塵器的運(yùn)行工況，為什么？
用質(zhì)量法和采樣濃度計(jì)算的除塵效率，哪一個(gè)更準(zhǔn)確些，為什么？
用靜壓法測(cè)定和計(jì)算靜電除塵器的壓力損失有何優(yōu)缺點(diǎn)？你能提出改進(jìn)方法嗎？
靜電除塵器的除塵效率隨處理氣量的變化規(guī)律是什么？它對(duì)靜電除塵器的選擇和運(yùn)行控制有何意義？
你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中還存在什么問(wèn)題？應(yīng)如何改進(jìn)？
影響起始電暈電壓和火花電壓的主要因素是什么？
電場(chǎng)電壓與電流的變化與除塵效率的關(guān)系是什么？