微细粉尘在静电除尘器中的运动状态分析_李庆

微细粉尘在静电除尘器中的运动状态分析*李庆肖振雷李海凤杨振亚欧阳莹(河北大学静电研究所，河北保定071002)摘要:为了分析线板静电除尘器中的电流体动力学过程，利用FEMLAB软件对电势泊松方程和电流连续性方程进行联立耦合求解，得到线板放电过程中电场强度分布，估算电晕外区不同粒径粉尘所受到的电场力;利用Fluent软件采用动力风模拟离子风的方法计算放电通道的流场分布，得到空间速度分布图，并分析了气流扰动对颗粒物的运动状态的影响。结果表明:利用动力风模拟离子风流场的分布符合放电环境下离子风的形成过程，该方法可以简化复杂的电流体问题。不同粒径粉尘在电场空间中的运动受到的电场力、离子风力随粒径大小不同而变化很大。研究结果对静电除尘器的改造和设计有很重要的指导意义。关键词:静电除尘器;电晕放电;场强分布;数值模拟;动力风;运动状态THEANALYSISOFFINEDUSTMOTIONINELECTROSTATICPRECIPITATORLiQingXiaoZhenleiLiHaifengYangZhenyaOuYangying(ElectrostaticResearchInstitute，HebeiUniversity，Baoding071002，China)Abstract:PotentialpoissonequationandcurrentcontinuityequationarecoupledsolutionbyFEMLABsoftware，usingthedistributionofelectricfieldstrengthinwire-plandischargespacetoestimatetheelectricfieldforceondifferentsizedustoutsidecoronazone;thedistributionofairflowingindischargechannelissimulatedbyFluentsoftware.Intheprocessofsimulating，theionwindisinsteadofthedynamicwind.Thevelocitydistributioninspaceisobtained.toanalyzetheeffectoftheairflowingondustmotion.Theresultsshowthatthesimulatedconclusionofusingdynamicwindisfullyconsistentwiththeformationofionwindindischargespace，whichcansimplifythecomplexcurrentbody.Electricfieldforceandionwindforceactondifferentsizedustaredifferent，whentheyaremovingindischargespace.ThisresearchcanprovideveryimportantguidancetothetransformationandthedesignofESP.Keywords:ESP;coronadischarge;fielddistribution;numericalsimulation;dynamicalwind;stateofmotion*国家自然科学基金项目(10875036、51077035);河北省自然科学基金项目(A2010000182);河北省科技支撑项目(09276712D)。静电除尘器是处理大气颗粒物污染的有效手段，对于大粒径粉尘收集效率能稳定在99.9%，而对数量上占据多数的微细粉尘收集效率却不高。目前的研究热点集中在提高除尘器对微细粉尘的收集效率上。根据除尘效率的经典公式———多依奇公式可知，提高除尘效率的手段，有多种方法［1-3］，对于特定的被处理物来讲，在得到相同的处理效率下，如果我们提高了颗粒物在电场中的驱进速度，可以相应的减少收尘极板的板面积，这就意味着减少了除尘器的体积，降低了除尘器的钢材用量，也就相应的提高了除尘器的性价比。而颗粒物在电场中的驱进速度是力作用的结果，对于微细粉尘来讲，形成驱进速度的主要力包括:电场力，引风力，离子风力。文章以煤粉静电除尘器作为研究对象，分析离子风力和电场力对电场空间的气流扰动的影响，从而对颗粒物在电场中的运动状态进行讨论。由于煤粉具有一定的燃爆特性，除尘器的入口浓度上限应有所控制。例如20g/m3，换算成体积分数为0.01%，由于煤粉的占空比很低，可以将含尘气流理想化为单相气流(空气)，以简化计算过程。1物理模型以线板式除尘器为例，在线板除尘器中，进入除尘器的含尘气流经过均风处理后，垂直于电晕线平面的气流运动情况，近似