靜電除塵實驗裝置實驗指導書
一、原理、用途及特點電除塵器的除塵原理是使含塵氣體的粉塵微粒，在高壓靜電場中荷電，荷電塵粒在電場的作用下，趨向集塵極和放電極，帶負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，將塵粒脫落到除塵的集灰斗內，達到收塵目的。板式電除塵器模型具有較高的除塵效率，適于教學使用，易于操作，方便演示。其特點：該除塵器氣流均布；殼體結構、振打清灰簡單；處理煙塵顆粒范圍廣；對煙氣的含塵濃度適應性好；壓力損失小；能耗低；耐高溫及腐蝕；捕集效率高；容易自動化控制，運行費用低，維護管理方便。
特點：1、可測定板式靜電除塵器除塵效率。
2、可測定研究處理風量、待處理氣體含塵濃度對除塵效率及壓力損失的影響。
3、配有微電腦粉塵濃度檢測系統(tǒng)（能在線監(jiān)測進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、裝置配有微電腦風量、風壓檢測系統(tǒng)（能在線監(jiān)測各段的風壓、風速、風量，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、設備上已經(jīng)安裝微型打印機1臺、注意：（不需要另配計算機和打印機）。
6、設備帶有機械自動發(fā)塵裝置、發(fā)塵量可精確控制調節(jié)。
7、設備配有氣塵混合系統(tǒng)，使風管內的粉塵分布均勻、取樣檢測更精確。
8、帶有機械振打，卸灰的功能，處理風量、進塵濃度等可自行調節(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、設備系統(tǒng)還在凈化設備前
后配有人工采樣口。
10、本裝置具有高壓下無法啟動，短路保護等安全措施
11、各傳感器都經(jīng)防震處理，數(shù)據(jù)都經(jīng)標準儀器標定。數(shù)據(jù)可靠穩(wěn)定。
二、技術條件與指標
電場電壓：0~20KV（可調），處理氣量：150m3/h，除塵效率：98％
電暈極有效驅進速度：10m/s、電場風速：0.03m/s
通道數(shù)：3個、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℃
電場電流：0~10mA
裝置外形尺寸約：長2500mm×寬600mm×高1500mm
8、電源380V三相四線制功率2000W
9、帶微機接口和在線數(shù)據(jù)采集功能、
10、機械振打頻率50次/分鐘
三、實驗目的
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)
測定板式靜電除塵器的除塵效率。
管道中各點流速和氣體流量的測定
板式靜電除塵器的壓力損失和阻力系數(shù)的測定
測定靜電除塵的風壓、風速、電壓、電流等因素對除塵效率的影響
四、實驗裝置、供電裝置和測量儀表
板式高壓靜電除塵實驗設備主要由集塵極、電暈極、高壓靜電電源、高壓變壓器、離心風機及機械振打裝置等組成。電暈極掛在兩塊集塵板中間，放電電壓可調，集塵板與支架都必須接地。
板式靜電除塵器實驗裝置如圖所示，本試驗采用質量法測定板式靜電除塵器的除塵效率。
配套實驗裝置包括：
1、微電腦進氣粉塵濃度檢測系統(tǒng)1套2、微電腦尾氣粉塵濃度檢測系統(tǒng)1套
3、微電腦在線風量檢測系統(tǒng)1套4、微電腦在線風速檢測系統(tǒng)1套
5、微電腦在線風壓檢測系統(tǒng)1套6、10英寸液晶顯示器1套
7、在線溫度、濕度檢測系統(tǒng)1套；8、配套分析處理軟件1套（能記錄保存實驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變化曲線分析，取樣時間設定，工作效率自動換算等功能）
9、微型數(shù)據(jù)打印機（可直接打印分析數(shù)據(jù)、不需另配計算機和打印機）1套；
10、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)1套；11、計算機通訊接口1套；
12、控制檢測系統(tǒng)開關電源1套13、可控硅直流調壓裝置1套
14、高壓靜電電源1套（集成開關電源形式，并帶有各種安全與短路保護措施）
15、設備相關展示臺1套（展示并講解設備的工藝流程）
16、電暈極14條17、高壓電源線1條
18、高壓指示電壓表1個19、高壓指示電流表1個
20、集塵極3塊21、信號指示燈5個
22、專用測壓軟管1套23、氣塵混合系統(tǒng)1套；
24、氣體整流板1套；25、系統(tǒng)靜壓測口2個
26、工業(yè)濾袋6個27、機械振打裝置1套
28、振打連桿1根29、減速電機1臺
30、透明有機玻璃喇叭型進灰管段1套；31、自動粉塵加料裝置1套；
32、卸灰裝置1套；33、進出口風管1套；
34、人工取樣口2個35、高壓離心通風機1臺；
36、風量調節(jié)閥1套；37、調節(jié)電位器1個
38、漏電保護開關1個39、指示按鈕開關6只；
40、電源線1批；41、工作電壓表1個，電流表1個
42、金屬電器控制箱1臺43、不銹鋼支架、管道、開關等1套。設備外形尺寸約：長×寬×高=2500mm×600mm×1500mm
本實驗需自行配備以下儀器。
（1）傾斜微差計2臺（5）空盒氣壓計1臺
（2）U形壓差計1個（6）托盤天平（分度值1g）1臺
（3）畢托管2支（7）秒表2塊
（4）干濕球溫度計1支（8）鋼卷尺2個
五、實驗原理
氣體溫度和含濕量的測定
由于除塵系統(tǒng)吸入的是室內空氣，所以近似用室內空氣的溫度和濕度代表管道內氣流的溫度ts和濕度yw。由掛在室內的干濕球溫度計測量的干球溫度和濕度溫度，可查得空氣的相對濕度Ф，由干球溫度可查得相應的飽和水蒸氣壓力pv，則空氣所含水蒸氣的體積分數(shù)
yw=Ф
（式1）式中pv飽和水蒸氣壓力，kPa
pa當?shù)卮髿鈮毫Γ琸Pa
管道中各點氣流速度的測定
本實驗用測壓管和U型管壓力計或（傾斜微壓計）測定管道中各測點的動壓pk和靜壓ps。各點的流速按下式計算。
V=Kp
（式2）式中Kp皮托管的校正系數(shù)
pK 各點氣流的動壓,Pa
ρ測定斷面上氣流的密度,kg/m3
氣流的密度可按下式計算.
ρ=2.696[1.293(1-yw)+0.804yw]
(kg/m3)（式3）式中Ps´測定斷面上氣流的平均靜壓(絕對壓力),Ps´=ps+pa，kPa
Ps氣流的平均靜壓（相對壓力），kPa
Ts氣體（即室內氣體）溫度，K。
管道中氣體流量的測定
根據(jù)斷面平均流速計算根據(jù)各點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
用靜壓法測定根據(jù)測得的吸氣均流管入口處的平均靜壓的絕對值|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值,Pa
φ均流管的流量系數(shù)。
標準狀態(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)的測定
本實驗采用靜壓法測定靜電除塵器的壓力損失。由于本實驗裝置中除塵器進、出口接管的斷面積相等，氣流動壓相等，所以除塵器壓力損失等于進、湖口接管斷面靜壓之差，即Δp=psi-ps0（式7）
測出靜電除塵器的壓力損失之后，便可計算出旋風除塵器的阻力系數(shù)
ξ=
（式8）式中v1靜電除塵器進口風速，m/s
除塵系統(tǒng)中氣體含塵濃度的計算
（1）靜電除塵器入口前氣體含塵濃度的計算
Ci=
（式9）（2）靜電除塵器出口后氣體含塵濃度的計算
C0=
（式10）式中CiC0除塵器進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、出口的氣體量，m3/s
τ發(fā)塵時間，s
6、除塵效率的測定與計算
（1）質量法測出同一時段進入除塵器的粉塵質量Gf（g）和除塵捕集的粉塵質量Gs（g），則除塵效率
η=
×100%（式11）(2)濃度法用等速采樣法測出除塵器進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率的計算
處理氣體量Q=
（Qi+Q0）漏風率δ=
×100%8、荷電粒子在電場中的驅進速度。
荷電粒子（電暈區(qū)外）在電場和空氣阻力的共同作用下，向集塵記極板運動，其所達到的終末電力沉降速度稱為粒子驅進速度，其計算式為
式中：ω——荷電粉塵粒子在電場中的驅進速度，m/s
q——粉塵粒子荷電量，C
E——粉塵粒子所處位置的電場強度，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
——空氣的相對密度，當大氣壓力為P（Pa），溫度為t（℃）時：
10、捕集效率
電除塵器的捕集效率與粒子性質、電場強度、氣流性質及除塵器結構等因素有關。從理論上嚴格的推導捕集效率公式是困難的，所以需要做一定的假設。
德意希在1922年推導出除塵效率與集塵板面積、氣體流量和粒子驅進速度之間的關系式（即德意希公式）時，做了以下假設：電除塵器內含塵氣流為紊流；通過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；粉塵粒子進入電除塵器后就認為完全荷電；忽略電風、氣流分布不均勻及捕集粒子重新進入氣流等的影響。
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中的驅進速度，m/s。
11、集塵極的比集塵面積
12、有效截面積的計算
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、集塵極總長度的計算
式中：
——電場總長度，單位為sn——氣體在電除塵器內的通道數(shù)
h——集塵極極板高度，單位為m。
六、實驗步驟
測定室內空氣干球和濕球溫度、大氣壓力、計算空氣濕度。
測量管道直徑，確定分環(huán)數(shù)和測點數(shù)，求出各測點距管道內壁的距離，并用膠布標志在皮托管和采樣管上。
開起風機，測定各點流速和風量。用測壓計測出各點氣流的動壓和靜壓，求出氣體的密度、各點的氣流速度、除塵器前后的風量。
先檢查設備是否接地，如未接地請先將接地接好。
檢查無誤后，將控制器的電流插頭插入交流220V插座中。將“電源開關”旋柄搬于“開”的位置。控制器接通電源后，低壓綠色信號燈亮。
將電壓調節(jié)手柄逆時針轉到零位，輕輕按動高壓“起動”按鈕，高壓變壓器輸入端主回路接通電源。這時高壓紅色信號燈亮。低壓信號燈滅。
順時針緩慢旋轉電壓調節(jié)手柄，使電壓慢慢升高。待電壓升至5kV時，打開保護開關K，讀取并記錄u2、I2。讀完后立即將保護開關閉合，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)時操作方法和第一次相同，當開始出現(xiàn)火花時停止升壓。
停機時將調壓手柄旋回零位，按動停止按鈕，則主回路電源切斷。這時高壓信號燈滅，綠色低壓信號燈亮。再將電源“開關”關閉，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驗。
10、用托盤天平城好一定量的塵樣。
11、測定除塵效率：啟動風機后開始發(fā)塵，記錄發(fā)塵時間和發(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。關閉風機后，收集靜電除塵器灰斗中捕集的粉塵，然后稱量，用（式11）計算除塵效率。
12、改變系統(tǒng)風量，重復上述試驗，確定靜電除塵器在各種工況下的性能。
13、改變電場電壓，重復上述試驗，確定靜電除塵器在各種工況下的性能。
七、試驗數(shù)據(jù)的記錄與整理
實驗時間年月日空氣干球溫度（td）℃
空氣濕球溫度（tv）℃空氣相對濕度（Ф）%
空氣壓力（p）Pa空氣密度（ρ）Kg/m3
電場電壓KV電場電流mA
計算靜電除塵器的處理氣體量和漏風率，并將測定及計算結果記入表1
計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除塵器處理風量測定結果記錄表
| 測定次數(shù) | U型管測壓計或/微壓計讀數(shù) | 微壓計傾斜角度系數(shù)K |
靜壓/Pa ps=KΔ·g |
流量系數(shù)φ | 管內流速v/(m/s) | 風管橫截面積F1/(m/s) | 風量Q/(m3/h) | 除塵器進口面積F2/m2 | 除塵器進口氣速v2/(m/s) | ||
| 初讀l1/mm | 終讀l2/mm | 實際Δl=l1-l2/mm | |||||||||
表2除塵器阻力測定結果記錄表
| 測定次數(shù) | 微壓計讀數(shù) | 微壓計K值 |
a、b斷面間的靜壓差Δpab/Pa |
比摩阻RL | 直管長度l/m | 管內平局動壓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 | 除塵器在標準狀態(tài)下的阻力ΔpNm/Pa | 除塵器進口截面處動壓pd1/Pa | 除塵器阻力系數(shù)ξ | ||
| 初讀l1/mm | 終讀l2/mm | 實際Δl=l1-l2/mm | ||||||||||||
表3除塵器效率測定結果記錄表
| 測定次數(shù) | 發(fā)塵量Gi/g | 發(fā)塵時間τ/s | 電場電壓 | 電場電流 | 有效驅進速度 | 除塵器進口氣體含塵濃度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/% |
實驗前準備就序后，經(jīng)指導教師檢查后才能起動高壓。
設備啟動時，電壓需先調至零位，才能重新啟動。
電流表與本測點牢靠連接，嚴禁開路運行。
實驗進行時，嚴禁觸摸高壓區(qū)。
使用前請檢查設備是否接地，如未接地請勿使用，以免危險。
粉塵傳感器使用一定時間后，必須定時清潔，以保證其測量精度。
板式高壓靜電除塵實驗含塵濃度不宜超過30g/m3
九、討論（討論結果寫入實驗報告中）
用動壓法和用靜壓法測得的氣體流量是否相同，哪一種方法更準確些，為什么？
當用靜壓法測定風量時，在清潔氣流中測定和在含塵氣流中測定的數(shù)值是否相等，哪一個數(shù)值更接近除塵器的運行工況，為什么？
用質量法和采樣濃度計算的除塵效率，哪一個更準確些，為什么？
用靜壓法測定和計算靜電除塵器的壓力損失有何優(yōu)缺點？你能提出改進方法嗎？
靜電除塵器的除塵效率隨處理氣量的變化規(guī)律是什么？它對靜電除塵器的選擇和運行控制有何意義？
你認為實驗中還存在什么問題？應如何改進？
影響起始電暈電壓和火花電壓的主要因素是什么？
電場電壓與電流的變化與除塵效率的關系是什么？