荷电粉尘的迁移和收集 一、 驱进速度 在电场中粉尘的运动主要受静电力和空气动力支配。
静电力 F1?qEp Ep——粒子所处位置的集尘电场强度，V/m
空气动力主要是由于粉尘和气体之间的相对运动所引起的阻力按斯托克斯公式计算：
F2?3??dp? 二力相等时，即F1=F2时，尘粒就达到一个极限速度或终末速度：
qEp ?? (注：t>10-2s)；称为尘粒的驱进速度。 3??dp
二、粒子的捕集效率
影响粉尘捕集的理论因素
1、有效驱进速度 2、粉尘粒径dp
3、气流速度v，；板式电除尘器的气流速度为 粉尘比电阻和对电除尘器的影响
1、 粉尘的导电性：烟气中的水汽和化学物质能使粉尘具有电除尘器操作所需要的微弱导电
性，某些情况下，较高的稳定也会使粉尘具有满意的导电性。
2、 高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响：高比电阻粉尘将会干扰电场条件，导致除尘率下
降。当高于一值时，集尘板粉尘层内会出现电火花，即会产生明显反电晕，反电晕的产生导致点晕电流密度大大降低，严重干扰粒子荷电和捕集。
3、 克服高比电阻的方法：保持电极表面尽可能清洁、采用较好的供电系统、烟气调质（增加
湿度、改变烟气温度）、发展新型电除尘器。
3. 袋式除尘
是利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。
袋式除尘器工作原理：含尘气体从下部进入员通过行滤
袋，再通过滤料的空隙时，，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗。
粉尘初层：颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层，称为粉尘初层。其是称为袋式除尘器的主要过滤层，提高除尘效率。
过滤式除尘器分为：空气过滤器、颗粒层除尘器、袋式除尘器 袋式除尘器的清灰方式：机械振动清灰、逆气流清灰、脉冲喷
吹清灰。
袋式除尘器特点：1、除尘效率高；2、适应性强；3、操作弹性大；4、结构简单。
缺点：1、受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制；2、不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒。 除尘过程：
当含尘气流穿过滤袋时，粉尘便捕集在滤袋上，净化后的气体从出口排除。经过一段时间，启开空气反吹系统，粉尘被反吹气流吹入灰斗。 除尘机理：
1、筛过作用：当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时，粉尘即被截留下来。
2、惯性碰撞：当含尘气流接近滤布纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒由于惯性作用继续直线前进，撞击到纤维上即会被捕集。
3、扩散和静电作用：小于1微米的尘粒，在气体分子的掩击下脱离流线，象气体分子一样作布朗运动，如果在运动过程中和纤维接触，即可从气流中分离出来，这种现象称为扩散作用 。
4、重力沉降：当缓慢运动的含尘气体进入除尘器后，粒径和密度大的尘粒，可能因重力作用自然沉降下来。
袋式除尘器的性能：
气布比：袋式除尘器的过滤速度系指处理的烟气流量与滤布总面积之比 。
Q Vf?60Af
式中：Vf——过滤速度(m／min);Q——处理的烟气流量(m／h)；Af——有效滤布总面积(m)。
防尘效率：
3
2
湿式除尘器
使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置
当颗粒直径和密度确定后，碰撞系数与野地之间的相对速度，成正比，而与直径成反比。对于给定的烟气系统，要提高惯性碰撞参参数，必须提高液气相对速度和艰辛液滴直径。惯性碰撞参数越大，则粒子惯性越大，碰撞捕集效率越高。
可以有效地除去直径为～20μm的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物 高能和低能湿式除尘器
低能湿式除尘器的压力损失为～，对10μm以上粉尘的净化效率可达90％～95%（喷雾塔洗涤器、旋风洗涤器）
高能湿式除尘器的压力损失为～，净化效率可达％以上（文丘里洗涤器）
根据湿式除尘器的净化机理，大致将其分为七类：
1、 重力喷雾洗涤器（喷雾塔洗涤器）2、旋风洗涤器3、自激喷雾洗涤器4、板式洗涤器5、填料
洗涤器6、文丘里洗涤器7、机械诱导洗涤器
湿式除尘器的优点：1、不仅可以除去粉尘，还可净化气体 2、效率较高，可去除的粉尘粒径较小 3、体积小，占地面积小 4、能处理高温、高湿的气流。
湿式除尘器的缺点：1、有泥渣 2、防冻设备（冬天） 3、易腐蚀设备 4、动力消耗大。
湿式除尘器的除尘机理
1、惯性碰撞参数与除尘效率 简化模型
含尘气体与液滴相遇，在液滴前xd处开始绕过液滴流动，惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动。尘粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，若xs大于xd；尘粒和液滴就会发生碰撞
定义惯性碰撞参数NI：停止距离xs与液滴直径dD的比值 对斯托克斯粒子 2xsdp?p(up?uD)CSt?NI??dD9?dD
up：粒子运动速度 uD：液滴运动速度 dD：液滴直径
除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则ηII越高
对于势流和粘性流，ηII =f(NI)有理论解，一般情况下，John Stone等人的研究结果
??1?exp(?KLNI)
K—关联系数，其值取决于设备几何结构和系统操作条件
L—液气比，L/1000m3
2、接触功率与除尘效率
根据接触功率理论得到的经验公式，能够较好地关联湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系
接触功率理论：假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关。
3、分割粒径与除尘效率
分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能 。 多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为
Pi?exp(?Ad)?1??i
da: 粒子的空气动力学直径 Ae，Be: 均为常数
对填充塔和筛板塔，Be=2； 离心式洗涤器，Be=；
文丘里洗涤器（当NI=～5），Be=2
喷雾塔洗涤器基本原理：
含尘气流向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运动，粉尘颗粒与液滴之间通过惯性碰撞、接触阻留、粉尘因加湿而凝聚等作用机??较大的尘粒被液滴捕集。当气体流速较小时，夹带了颗粒的液滴因重力作用而沉于塔底，净化后的气体通过脱水器去除夹带的细小液滴由顶部排出。??
雾塔洗涤器的基本构造：
根据喷雾塔洗涤器内截面的形状，可分为圆形和方形两种；按其内的气液流动方向??份为顺流、逆流和错流三种型式。
喷雾塔洗涤器的特点：
喷塔洗涤器的主要特点是结构简单、压力损失小，一般为?250～500?Pa，操作方便，运行稳定。
旋风洗涤器是和处理烟气量大和含尘浓度高的场合。压力损失范围一般为～
过滤式除尘器：称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作为滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节方面的气体净化。
1、离心洗涤器净化dp<5μm的尘粒仍然有效 2、耗水量L/G=～m3
3、适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合
4、可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器 5、由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱 6、可采用比喷雾塔更细的喷嘴
文丘里洗涤器：
文丘里除尘器：（可除去1μm以下的尘粒）由收缩管、喉管、扩散管组成。水从喉管周边均匀分布的若干小孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒随气流进入旋风器和气体分离。在旋风分离器中，含尘的水滴与气流分离。
除尘过程
1、含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能
2、在喉管入口处，气速达到最大，一般为50～180m/s
3、洗涤液 （一般为水）通过沿喉管周
Beea
边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速 4、充分的雾化是实现高效除尘的基本条件
通常假定
1、微细尘粒以气流相同的速度进人喉管
2、洗涤液滴的轴向初速度为零，由于气流曳力在喉管部分被逐渐加速。在液滴加速过程中，3、由于液滴与粒子之间惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集
碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此气流入口速度必须较高
几何尺寸
1、进气管直径D1按与之相联管道直径确定
oo
2、收缩管的收缩角α1常取23～25
3、喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为1：4
4、vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素
oo
5、扩散管的扩散角α2一般为5～7
6、出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气速确定
D1?DT?1L1?ctg22D2?DT?2L2?ctg22
压力损失
高速气流的动能要用于雾化和加速液滴，因而压力损失大于其它湿式和干式除尘器
卡尔弗特等人基于气流损失的能量全部用于在喉管内加速液滴的假定，发展了计算文丘里洗涤器压力损失的数学模式。
假定：
1.在喉管内气流速度为常数；
2.气体流动为不可压缩的绝热过程； 3.在任何断面上液气比不变； 4.液滴直径为常数；
5.液滴周围压力是对称的，因而可以忽略
除尘效率
卡尔弗特等人作了一系列简化后提出下式以计算文丘里洗涤器的通过率
P?exp(22?6.1?10?9?L?PCCdpf?P
?L和?P－分别为洗涤液和粉尘的密度，g/cm3；
?2g)?g－气体粘度，10－1Pa.s；?P－文丘里洗涤器压力损失，cmHdpf2O。－粉尘粒径，μm；一经验常数，在该表达式中为0.1～0.4。
大气污染控制工程第三版期末考试重点
