1、1工业除尘器内部电流体场研究的现状与展望【摘要】随着经济的发展和环保问题的日益严格化，电除尘器的应用范围越来越广。在以往很长一段时间内，电除尘器的设计基本上基于长期以来所积累的经验。而在电除尘器中，电场和流体场之间、以及它们与浓度场、温度场、压力场等其它性质的场之间，这些场之间相互作用，相互影响，共同构成一个复杂的场的综合体，给理论上研究分析电除尘器中场的精确分布带来一定的困难。因此，如何建立适当的数学模型，从理论上分析研究电除尘器的工作特性，为电除尘器的设计提供科学的理论指导，对于缩短设计过程、提高除尘器性能有重要意义。基于此，本文对工业除尘器内部电流体场进行了研究。 【关键词】工业除尘器内
2、部电流体场现状展望 中图分类号：TM925.31 文献标识码： A 文章编号： 电除尘器是利用电力进行吸尘的装置。随着环保问题的日益严格化，电除尘器的应用范围越来越广泛。在以往很长一段时间内，电除尘器的设计基本上基于长期以来所积累的经验。电除尘器中的电场和流体场的分布是决定电除尘器运行性能和除尘效率的主要因素。在电除尘器中，电场和流体场之间、以及它们与浓度场、温度场、压力场等其它性质的场之间，有着不可分割的耦合关系，这些场之间相互作用，相互影响，共同构成一个复杂的场的综合体，给理论上研究分析电除尘器中场的精确分布带来一定的困难。因此，依靠数值模拟，通过数据模型的建立来2进行除尘器内部电流体场的
3、研究是有必要的。 工业除尘器内部电流体场研究的现状 目前，国内的工业除尘器内部电流体场研究都是以数值模型为主。数值模拟一直是一种经济的方法，达到整体性能的模拟，小到电极周围电场的模拟，都可以通过合适的模型加以实现。Zhang xiangrong 等采用了 0 通量边界条件代替传统的形式，对线板式电除尘器的性能进行了数值模拟，研究表明 0 通量边界条件优于传统的形式。党小庆等对电除尘器电场特性进行了实验研究与数值分析，比较了不同求解模型的优势，通过求解二维情况下圆线与芒刺线的电晕电场，初步探讨了数值分析的方法及影响计算结果精度的因素。何剑等利用计算机流体动力学方法初步研究了电除尘器气流分布，将
4、CFD 理论应用到气流的气流分布计算中。涂建华等利用等效阻力法模拟计算电除尘器气流分布，认为该简易计算模拟方法完全可以取代现代的模拟实验法。张颉等采用近流线数值模拟方法，模拟了高浓度电除尘器入口封头的气固两相流动。再往前，早在上个世纪八、九十年代，电流体场对除尘器内含尘气流流动和粒子捕集的作用引起我国研究者的注意。专家拟出了电除尘器气固两分离过程，但没有认出电风对颗粒参数、放电通道型式的显式关系。还有一些专家讨论了平板收尘极情形下的电流体场，但没有实验数据验证其结果。忘利民等专家采用了无量纲的方法对平板收尘极情形下的电流体场进行了数值的计算。趁士修等专家讨论了透镜式电除尘器中的电风问题，但并未
5、对通道内流场的相干性作出分析。郝及吉明等专家进行了电除尘器管状芒刺类电晕极电参数模拟计算，推导了不等线径、不等线距圆线组合3电除尘器伏安特性计算关系；贺克斌等专家进行了电除尘器宽间距效应的模拟与分析，对原电除尘器数学模型中关于返流损失校正部分的计算进行了修正。这些模拟一本体的研究开辟了思路，丰富了数值模拟的研究。但是，从本质上讲，实验测量采样时对机理研究的采样，数值模拟是对机理普遍规律的描述，作为两种不同的研究方法对同一个实践的描述，它们对电除尘器的机理描述应该是一致的。这两种方法结论的不一致说明有某种内在的机理原理起着作用，上述这些是我国工业除尘器内部电流体场研究的现状，而这些研究都是我国专
6、家的智慧结晶，也展现了我国对电除尘器的研究的进步历程。 二、国际上对工业除尘器内部电流体场研究 就电除尘器内部的电场特性研究而言，Concettina Buccella 等对电除尘器内 V-I 特性进行了计算，由两部分组成，第一阶段是脉冲开阶段，使用波动方程，第二阶段是脉冲关阶段，使用连续方程计算空间电荷飘移。S.J.PARK 等未来研究颗粒空间荷电密度与湍流特性对线板电除尘器的影响，对电场球接力 Poisson 方程，额对运动求解了对流扩散方程。T.Barbarics 等利用 R 函数计算电场 V-I 特征，电场采用泊松方程及连续电流方程加以描述。Seok Joo Park 等分析了粒子荷电
7、与空间湍流分布对板式电除尘器的影响，认为当粒子空间荷电密度非常高时，内部电势比施加的外部电势还要高；另外，粒子的分散度超过了她的扩散，因此当粒子空间荷电密度很高时，湍流的影响就会消失。F.Beux 等人利用低阶模型逼近与重建线板式电除尘器内电场，采用了简约形式的麦克维斯方程，做了两个方面的工作，1）在基于 KL 分解的基础上，提出了一个半4经验的技术，能够玉箫的改进数值解；2）重建了完整电场。Yosuke Kuroda 等研究了电极形状的影响以及势垒放电型电除尘器的性能，为了更好的提高电除尘器的效率，该研究采用的不是电晕放电，二是势垒放电，并结合了冲压成的孔板电极。试验研究表明，收尘效率比半身
8、电极高。 三、展望 由于本文采用了 k 一 6 模型，仍使用了 Boussinesq 的线形本构关系及标量的粘性系数观念，在这种情况下，可以获得满意的结果，可以满足研究电除尘器内电流体场的要求。但随着流体理论和电场理论的发展，电除尘器内电流体场的研究将推向深入。近来有的学者提出：跳出雷诺方程的不封闭性，转攻 N 一 S 方程的非线性问题，直接求解方程而后平均的思想，让人耳目一新。如何将这一思想嫁接到电流体场的求解上，是将来研究的重要课题；另外如何利用雷诺应力输运方程求解电流体场也是今后的一个发展方向。 数据融合。在电除尘器的研究中，试验测量和数值模拟是两种不同的研究方法。试验测量是从电除尘器内
9、部直接观测得到的数据，但由于观测设备的局限和观测点物理量的随机变动，观测结果就有不可避免的误差，从本质上讲，这种方法是采样研究。数值模拟是根据所研究的电除尘器的尺寸特征等，简化电流体场的控制方程，并在离散方程是对参数作出进一步的简化，因此，数值模拟本质上只是近似的反映了电除尘器内部的场的规律。两种研究方法都是对电除尘器内部场强的研究，获取的数据具有各自的长处和不足。因此，采用将两种数据结合的方法来5研究电除尘器的内部机理，两种方法并重，互为补充将是一个很好的方向。 总结 电除尘器中的电场和流体场的分布是决定电除尘器运行性能和除尘效率的主要因素。因为在电除尘器中，电场和流体场之间、以及它们与浓度
10、场、温度场、压力场等其它性质的场之间，有着不可分割的耦合关系，这些场之间相互作用，相互影响，共同构成一个复杂的场的综合体，所以给理论上研究分析电除尘器中场的精确分布带来一定的困难。因此，如何建立适当的数学模型，从理论上分析研究电除尘器的工作特性，为电除尘器的设计提供科学的理论指导，对于缩短设计过程、提高除尘器性能有重要意义，也对我国科技的进步有着重要影响，也是为我国的环保作出了贡献。 参考文献 1 常同芳。 电除尘器运行中的安全管理问题J. 电力安全技术. 2001(01) 2 于东升。 混合间距电除尘器的应用J. 中国矿业. 1995(06) 3 梁振山，隋秀兰，朱有产，张桂平。 关于电除尘器空气动力场的研究J. 水利电力劳动保护. 1994(03) 4 陈福根。 宝钢烧结机头电除尘器的运行状况分析J. 工业安全与环保. 1995(01) 5 张冬青。 电除尘节能技术J. 南京师范大学学报(工程技术版).2001(04) 66 肖福春。 用电场阻力系数描述气流质量对电收尘的影响J. 环境工程. 1994(05)
