【正文】 口風速為 sm/ 和 sm/ 時， 5 個斷面的切向速度從測點 1 開始基本上隨著半徑的增大先有小幅度的增大后又逐漸減小；入口風速為 sm/ 時，切向速度變化很明顯，曲線隨著半徑的增大有大幅度上升后轉(zhuǎn)而下降，特別是在測點 1 和測點 2 之間切向速度的變化幅度很大。實驗數(shù)據(jù)見附錄 2（ 8 個三維流場分 布表）所示，相應(yīng)的處理結(jié)果見圖 6~圖 8。實驗時，先將五孔球形探 針的孔 1 和孔 孔 2 和孔 孔 4 和孔 5 的測壓接出管分別接到三臺玻璃管傾斜常數(shù) 3?K 的傾斜微壓計上，再把五孔球形探針的探頭放置除塵器筒體內(nèi)測量斷面的預(yù)定測點上進行測量，將所得到的測點 L 值通過公式 (Ⅲ )和 (Ⅳ )轉(zhuǎn)化為相應(yīng)測點處的切向速度、徑向速度和軸向速度，即得到了該測量斷面的三維速度分布情況。實驗過程中，電壓越高，測點距離軸心越近，電暈強度越強，且有火花放電和閃絡(luò)現(xiàn)象出現(xiàn)，不利于研究實驗結(jié)果，故電壓不同時測點的分布應(yīng)有所不同。在未通電的情況下，每個測量斷面取五個測量點，與筒體軸心的距離分別為 50mm 、 100mm 、 150mm 、 200mm 和 240mm 。一般可以近似認為筒體內(nèi)三維流場呈軸對稱分布，因此，可取一半徑方向來測量。利用連著傾斜微壓計的畢托管測出這五個點處的 L 值，并通過公式 (Ⅴ )將它們轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的速度值，再把所得到的五個速度值進行平均，就得到了實驗時的除塵器入口風速值。則由公式 (Ⅰ )可知，流體的流速可按下式來算： 實測實測 LKPPV ? ??? 2)(2 0 ???(Ⅴ )，式中 ? 是畢托管修正參數(shù)，且 1?? 。而通過測定流體的動壓可以測出流體的流速。建立坐標系（ 如圖 4 所示），則氣流的全速度 V 和各分速度（切向速度 tV 、 徑向速度 rV 、軸向速度 zV ）的計算公式如下： 13132 KKLV ? ?? ? (Ⅲ )， (Ⅲ )式中： K 含工作介質(zhì)的玻璃管傾斜常數(shù)； ? 空氣的密度。然后記錄軸向流動角 ? 、孔 3 的差壓值 13L 和孔 4 的差壓值 24L 。 五孔球形探針是根據(jù)流體繞流球體的基本原理設(shè)計的，其裝置示意圖如圖 3 所示。將實驗條件下的氣流看作不可壓縮流體，則由不可壓縮流體的伯努里方程可得： ?? )(2,21 020 PPVVPP ???? 則 (Ⅰ ) 式中： 0P 流體的總壓； P 流體的靜壓； V 流體的速度； ? 流體的密度。為方便起見，令 )21(s in FFgK ??? ?? ，取 K 作為含工作介質(zhì)的玻璃管各傾斜常數(shù)（實驗采用 95%的乙醇，常溫下密度為 3/cmg ），則 KLP ?? 。它由一個截面積較大的金屬容器和一根截面積小得多的可改變傾斜角度的玻璃管相連通，其工作原理如圖 2 所示（正壓力測量狀態(tài)）。 測量儀器 實驗過程中所使用到的測量儀器有上海上洲儀器儀表廠生產(chǎn)的 Y61 型傾斜式微壓計和上海交通大學渦輪機實驗室生產(chǎn)的兩種空氣動力探針（畢托管和五孔球 形探針）。其供電的基本原理是利用晶閘管元圖 1實驗裝置系統(tǒng)示意圖 集流器 排風管 高壓脈沖電源 畢托管 進風管 芒刺電暈極 風量調(diào)節(jié)閥 1傾斜微壓計 高壓絕緣子 筒體 通風機 1五孔球形探針 浙江工商 大學食品、生物與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文 11 件的開關(guān)作用和整流二極管的單向?qū)щ娦?，以及電除塵器系統(tǒng)回路固有電容 C、整流變壓器回路固有電感 L、回路損耗電阻 R，構(gòu)成 RLC 振蕩回路，在整流變壓器低壓端（輸入側(cè)）產(chǎn)生脈沖，然后升壓整流后形成既有基礎(chǔ)電壓，又有窄脈沖的高壓窄脈沖供電。 供電裝置 本實驗使用高壓窄脈沖供電電源。 供風裝置 實驗中的供風系統(tǒng)采用浙江上風實業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的 型離心通風機，其額定風量為 2950 hm/3 ，風壓為 1608Pa ，功率為 。實驗裝置系統(tǒng)見圖 1 所示，氣流從除塵器模型的上部切向進入，經(jīng)過除塵器后的氣流通過風機排出室外。 浙江工商 大學食品、生物與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文 10 2 實驗設(shè)計 實驗裝 置 離心脈沖靜電除塵器實驗?zāi)Ｐ偷闹黧w為一只直筒式旋風除塵器，筒體中間放置一根芒刺型電暈極。 〈 3〉三維流場的測試與分析。 〈 2〉建立流場測試系統(tǒng)。同時，通過這次實驗來了解高壓窄脈沖供電對流場分布的影響，并提高自己的動手能力和創(chuàng)新能力，也為自己將來走上工作崗位提供一次良好的鍛煉機會。在我國目前這樣的經(jīng)濟條件下，是一種很有前途的新型除塵裝置。另外，目前市場上現(xiàn)有的流場測試儀器還沒有一個同一的標準，加之儀器之浙江工商 大學食品、生物與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文 9 間的測量精度和測量范圍不同，導致前人的實驗結(jié)果差別較大。近年來 有學者運用 PIV（粒子圖像速度場儀）對旋風靜電除塵器內(nèi)部的流場進行測試，取得了一定的成果。而用熱線風速儀的單絲平探針或 x 型探針測定旋風器內(nèi)部的流動情況，需將三維速度場簡化為二維流場來測定其平均速度及湍流脈動場，這樣不可避免地會產(chǎn)生一些誤差，但是其精度要高于五孔球形探針。一般說，它對切向速度和軸向速度具有較高的測試精度。以往除塵器內(nèi)部的流場測定常采用 五孔球形探針或單絲普通平探針。李濟吾、蔡偉建等人率先使用高壓窄脈沖電源對靜電旋風除塵器模型的除塵性能進行了實驗研究 ,結(jié)果表明：脈沖供電與直流供電相比粉塵的分級效率有顯著提高，脈沖供電優(yōu)于直流供電 [11]。目前，靜電旋風除塵器實驗研究所使用的電源大部分還是常規(guī)高壓直流電源。郭俊在電除塵器高頻電源開發(fā)探討中對高頻電源、常規(guī)直流電源和脈沖電源三者的性能做了比較，認為高頻電源和脈沖電源對工況的適應(yīng)性明顯比常規(guī)直流電源要強，不過，在脈沖波形方面脈沖電源要比高頻電源來得好，但從性價比來看，高頻電源還是合算的 [17]。就靜壓而言，下行流區(qū)靜壓 值比常規(guī)旋風器低 (絕對值增大 )，在排氣管底部附近，上行流區(qū)靜壓值比常規(guī)旋風器增加顯著 (絕對值減小 )，大大高于常規(guī)旋風器 [12]。說明粉塵在旋風器中的有效分離空間的增加，這對離心浙江工商 大學食品、生物與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文 8 力和電場力分離粒子都是有利的； ③ 對于靜電旋風分離器，徑向速度的分布與常規(guī)旋風分離器相比，軸對稱性有所改善，但徑向速度分布仍然較紊亂，尤其在電暈極附近，徑向速度分布與常規(guī)分離器相比有較大波動。另外，內(nèi)外渦旋交界面半徑較未加電暈極時為大，下行流區(qū)的切向速度有所增大，有利于提高分離效率； ② 上、下行流交界面 (軸向速度 為零的面，也稱滯留面 )內(nèi)移，即下行流變寬。張吉光、李華等運用五孔球形探針對 CLT 型靜電旋風分離器的三維流場進行了較為詳細的測定，并得出如下結(jié)論： ① 安裝電暈極后，切向速度分布變得平緩，峰值降低。通過測試得出：在靜電旋風分離器中，進口處筒體內(nèi)切向速度峰值約等于切向進口內(nèi)的平均流速，在其他截面處的切向速度的峰值幾乎相等，其值低于進口處的切向速度峰值，但峰值位置逐漸向筒體中心移動，在外筒壁附近的切向流速隨測試位置的下移而急劇減低?？貉嚆?、Gradon 只 對電強化型旋風器的電場分布進行了實驗研究，得出結(jié)論：靠近電暈線的區(qū)域電勢梯度較大，而筒壁附近則較小，電勢梯度由電暈線到筒壁迅速降低并趨于穩(wěn)定 [12]。 靜電旋風除塵器內(nèi)部流場分布的研究現(xiàn)狀 靜電旋風除塵器內(nèi)部流場是旋風除塵器渦旋流場和電風場疊加而成的復雜流場，流場的三維分布情況直接影響到除塵器的除塵性能。顧強、劉炳江分析了電旋風分離器的主要增益因子，認為靜電場提高了荷電粉塵向收塵壁面運動的速度；靜電凝并作用使收塵空間粉塵粗化，提高了細粉塵分離效率；同時作者還提出一些提高旋風分離器的性能的途徑：即提高電旋風分離器中粉塵的荷電水平、提高電旋風分離器電場強度和電暈電流密度、優(yōu)化電旋風分離器的結(jié)構(gòu)：認為在保持離心力作用的條件下，盡量發(fā)揮高壓靜電場和電流凝并作用，旋風結(jié)構(gòu)要 與之適應(yīng)，從這個角度出發(fā)，采用直通排氣式可能更適合電旋風 [12]。李濟吾、蔡偉建等人對離心脈沖靜電除塵模型的除塵性能進行了實驗研究 ,結(jié)果表明：離心脈沖靜電除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單、阻力損失低、除塵效率高等優(yōu)點，脈沖供電能顯著提高除塵器浙江工商 大學食品、生物與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文 7 的分級效率，對粒徑小于 2 m? 粉塵的捕集，脈沖供電與直流供電相比其分級效率有顯著提高，脈沖供電優(yōu)于直流供電 [10]、 [11]。韓國的 和 等人通過改變靜電旋風除塵器的運行條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)來研究影響其除塵效率的因素，研究結(jié)果表明供電電壓、處理流量、電暈極線直徑、排氣管材料、排氣管插入深度、電暈極線長度和電暈極性都直接影響到其除塵效率的高低，提出了一系列改善除塵性能的有用措施 [7]。 魏名山、馬朝臣利用靜電旋風分離器對捕集亞微米粒子進行了研究，該研究利用 小間距，高場強靜電旋風分離器捕集柴油機排放的顆粒物，取得了較大的效果， 并得到了有效趨進速度 e? 與旋風器進口風速的關(guān)系。 本課題是國家自然科學基金資助項目的部分研究內(nèi)容。因此，要想使靜電旋風除塵器的除塵效率得到更進一步地提高，就必須弄清楚靜電旋風除塵器內(nèi)的流場分布情況。同時，由于靜電旋風除塵器是在旋風除塵器的基礎(chǔ)上外加高壓靜電場，所以除塵器內(nèi)的流場流動情況極為復雜，既是三維湍流渦旋流動，又由于電 暈放電產(chǎn)生電風而相互作用。其基本原理是在結(jié)構(gòu)簡單、體積小、應(yīng)用場合廣的旋風分離器中通過引入電暈極來增加高壓靜電場，當含塵氣流通過時，塵粒受到靜電力和離心力的共同作用從氣流中分離出來，達到凈化煙氣或回收資源的目的。雖然對靜電旋風除塵器的研究取得了較大進展，但由于除塵器內(nèi)氣流和粒子流動狀態(tài)復雜，準確測定較困難，至今在理論研究方面仍不夠完善，許多關(guān)鍵問題尚需實驗確定。近年來國內(nèi)外一些學者對靜電旋風除塵機理及除塵性能進行了實驗研究 [6]~[15]。 70 年代中期，前蘇聯(lián)首先作了實踐上的嘗試，初步證實了靜電旋風除塵器確有實用價值 [5]。靜電旋風除塵技術(shù)就是在此背景下產(chǎn)生的。旋風除塵器和電除塵器是控制與防止煙塵污染的主要手段，但隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的不斷向前發(fā)展及環(huán)保要求的不斷提高，對固氣分離技術(shù)提出了更高的要求。 研究背景 旋風除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的除塵裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛、種類繁多等特點，但它對細小顆粒的捕集效率不高 [4]。 離心脈沖靜電除塵技術(shù)，即脈沖供電下的靜電旋風除塵技術(shù)，是一項新興的除塵技術(shù)，它將旋風除塵技術(shù)、靜電除塵技術(shù)和高壓脈沖供電技術(shù) 三者有機結(jié)合起來，大大改善了原有單一除塵技術(shù)的除塵效果。為提高除塵裝置的性能，所采用的除塵新技術(shù)大致分 3 個方面： ① 改進傳統(tǒng)除塵器的結(jié) 構(gòu)以充分發(fā)揮其凈化作用，如長芒刺靜電除塵器、新型旋風除塵器 [2]等； ② 多機理復合除塵器，如慣性沖擊靜電除塵器、靜電強化過濾除塵器、靜電旋風除塵器、帶電水滴濕式洗滌器等； ③ 新機理除塵技術(shù)，如磁力除塵、凝聚除塵等 [3]。 flow field measurement。 dust removal mechanism。這可能是因為電暈極線和電風的影響使得除塵器內(nèi)部流場的湍流度反而減小，要證實這一點還有待于進一步通過實驗深入研究。隨著半徑的增大，切向速度基本上逐步變小，軸向速度先減小后又 逐步增大，徑向速度的分布曲線則比較平穩(wěn)。 〈 2〉在脈沖電壓為 45Kv 的條件下，切向速度隨著入口風速的增大而增大；軸向速度的整體變化比較平緩，并呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性；徑向速度的分布曲線近似水平直線。內(nèi)部氣流的 切向速度和 徑向速度沿筒體壁向方向大體上先增大后減小，軸向速度分布則無規(guī)律可循。浙江工商 大學食品、生物與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文 1 離心脈沖靜電除塵器流場分布測試研究 環(huán)境 002 00233204 摘 要 本文 較全面地檢索了國內(nèi)外有關(guān)靜電與旋風除塵技術(shù)的文獻資料，測試研究了脈沖供電時直筒式離心脈沖靜電除塵器內(nèi)部的流場分布，得出了各種不同實驗條件下三維流場分布規(guī)律及入