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除尘设施功能变趋向势的实用

2012-01-31 中国环保技术网 我要评论(0) 字号:T | T
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  影响除尘设施粉尘粘结力的因素收尘极板上粉尘粒子的粘结性能并没有某种固有属性,而是由受到力的作用而表现出来的特征。因此

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  影响除尘设施粉尘粘结力的因素收尘极板上粉尘粒子的粘结性能并没有某种固有属性,而是由受到力的作用而表现出来的特征。因此,要研究收尘极板上粉尘的粘结性能,就必须研究收尘极板上粉尘粒子受力情况,找出影响其受力的因素。如果相邻两表面的间隙内是潮湿的,电力作用就不会出现或会大大地减小。

  附着力是指粒子和物体表面之间空隙内存在水分时所表现的毛细作用。

  收尘极板上粉尘的粘结力是多种作用力的综合,每种作用力都或多或少受到一种或几种因素的影响,例如粉尘粒子的种类、形状、粒径及其分布、含水率(湿度)、比电阻、外加电场等因素,所以收尘极板上的粉尘粘结力与许多因素有关。

  由于粒子在电除尘器电场中荷电而受到电场力的作用向收尘极板运动,并附着在收尘极板上。随着时间的推移,带负电粉尘粒子不断沉积在收尘极板上。低比电阻的粉尘粒子由于其具有较低的电阻率而很快地将电荷释放掉;而高比电阻粉尘粒子释放电荷的速度极为缓慢。因此,随着粉尘粒子的不断沉积和粉尘表面负电荷的积累,逐渐在收尘极板和粉尘层之间形成一电场强度为E d的电场。由于沉积在收尘极板上的粉尘粒子之间存在着电场作用,所以,粒子除了受到范德华力、重力、交联力(R-ling)外,还会受到静电引力、电晕静电力、电场力、极化静电力及接触静电力等力的作用。图1描述了影响收尘极板上粉尘粘结力大小变化的几个主要因素及其相互关系。

  影响粘结力的主要因素及相互关系

  2 MATLAB语言演示粘结力变化趋势的直观性粉尘粒子之间、粒子与附着面之间产生粘结性是由于受到力的作用而表现出来的[8],粉尘粒子之间、粒子与附着面之间的相互作用很复杂。粘附是由各种性质不同的力引起的,在某些情况下,一种力所引起的作用可能超过其它的力。在气体介质中产生粘附的力有范德华力、电力和附着力。范德华力是在粒子和某个表面直接接触之前出现的,随着分子间的距离加大,吸引力迅速下降,在几个分子直径的距离以内,这种力有显著的影响。它的大小还取决于将要接触的物质的特性和实际的接触面积。改变这些因素中的一种,就可以改变分子力,尤其是在有外加强电场的情况下。

  面对这样一个复杂的力与力之间相互影响相互牵制的动态关系,已不能单纯的考虑诸多因素中的某一因素对粘结力的影响,因为当一种力变化时,很可能其它的力也发生了变化,这样,就很难确定最终的粉尘粘结力是变大了还是变小了。如果通过一种方式可以直接看到当一种因素变化时,它对各种力的影响分别是多大,那么,就可以直接确定粘结力究竟是变大了还是变小了。

  MATLAB语言是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。虽然使用MATLAB语言(命令)能较为方便地进行各种复杂的数学运算,但系统模型的建立、仿真以及程序的调试仍然是一件颇费时间的事情。所以本文将一些简单的表达式(一般为直线关系)假定为定量,这样就只需要采用2~3个变量来描述各种力的变化趋势和强弱,从而达到直接了解力的变化。

  3粘结力变化演示实例3.1范德华力F v范德华力是产生表面张力的原因,也是气体不遵循理想气体定律的原因。根据范德华力形成理论,认为电中性和对称性原子(分子)都具有瞬时偶极,它是由于围绕原子核的电子云波动而产生的。

  由量子理论可以计算所产生的引力,并发现该引力与相互作用的原子或分子之间的距离Z的6次方成反比。可以非常近似地假定该力的作用和周围原子的存在与否无关,因而不受传力介质的影响。

  粒子粒径越大,需要的加速度越小;粒子密度越大,需要的加速度也越小。粉尘粒子粘附在收尘极板上,大粒子易收集,小粒子很难收集。从日常生活中也可以知道,越细的粉尘粒子越易粘附在物体的表面上。运用MATLAB语言建立了范德华力变化趋势的三维图象。图2为范德华力与粉尘半径变化的关系图。

  范德华力与粉尘半径的关系可以看出,任取两个半径数值,它们的交点处即表示范德华力F v的大小,随着半径的减小,范德华力越来越大,并且半径值越小,范德华力增大的速度越快。

  3.2接触静电力为分析沉积粉尘粒子与金属极板间因紧密接触而产生的静电力的大小,可以先考察两物质接触界面上的电荷密度σ的大小。因为σ是表征物质带电情况的重要参数之一。

  接触静电力的变化在图3中,可以任意选取粉尘层厚度L所在的平面和粉尘层逸出功所在的平面,两个平面的交点,即为此种情况下的接触静电力。可以看出,接触静电力的变化并不是单一的,随着粉尘层厚度和粉尘层逸出功的增大,粉尘层电场力并不是一直增大,有时甚至会出现减小的现象和突然增大的现象。

  矿业研究与开发,其他几种力的影响固体颗粒是容易聚在一起的,尤其当颗粒很细时。这说明颗粒之间存在着附着力。颗粒的聚集情况对粉体的摩擦特性、流动性、分散性能和压制性能起着重要的作用。

  静电除尘器系统中,粉尘间的粘结力除以上说明的力外,还有下面几种,有时这几种力同时存在。

  (1)附着水分的毛细管力。实际的粉尘往往含有水分。所含的水分有化合水分(如结晶水)、表面吸附水分和附着水分之区别。附着水分是指两个颗粒接触点附近的毛细管水分。水的表面张力的收缩作用将引起两个颗粒之间的牵引力,称为毛细管力。

  由于负压时两个颗粒相互吸引,因此将该负压称为毛细管压力。随着粉尘半径的减小,粉尘本身的重量也在减小,因而附着力与自重比值增大,颗粒越小越容易附着聚集。

  (2)颗粒表面不平滑引起的机械咬合力。两个颗粒间的引力或颗粒与固体平面的引力可以用高灵敏度的弹簧秤或天平测量。测量颗粒与平面间的引力还可以用离心法。颗粒间的引力还可以借测量粉末层的破断力,根据其所含接触点的数目进行估算。颗粒间越不平滑,其机械咬合力越大。

  5结论通过分析可知,静电除尘系统中影响粉尘粘结力的因素有多种,它们都受电气参数的影响,即电场强度。借助计算机编程,通过三维图象,可以更直观的演示粉尘粘结力的变化趋势,从而了解最终的粉尘粘结力随某一种因素变化而发生的变化。从范德华力和静电接触力两个演示图象上能够清楚的看到,MATLAB语言演示的粘结力变化趋势和理论分析的结果完全吻合。


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