實驗名稱：異極性荷電粉塵在電場中的收集

研究方向：隨著工業的不斷發展和人們生活水平的提高，能源急劇增長，由此導致的大氣污染問題日趨突出，嚴重威脅人類生存環境，阻礙經濟健康可持續地發展。盡管除塵技術已經比較成熟，粉塵污染也得到了一定控制，但總體水平與發達國家相比差距較大，除塵效率不高，尤其是細微粉塵收集效率更低。因此需要一種全新的除塵器，電凝并除塵裝置由于能夠有效的收集亞微米級粉塵而備受人們的青睞。本研究將對異極性荷電粉塵在交變電場及脈沖電場中的凝并行為進行更為深入的探討。

實驗目的：對于研發的新型放電反應器進行驗證，分析脈沖電場的荷電機理，提高異性荷電粉塵收集效率。

測試設備：信號發生器、ATA-7050高壓放大器、電壓探頭、DBD放電器、示波器、電流探頭、轉子流量計等。

圖：異極性荷電粉塵在交變電場中的實驗裝置

實驗過程：實驗用粉塵為兩種平均粒徑分別為0.5um與2um的硅粉，并由自制虹吸式發塵器產生。通過調節進入發塵器的氣體流量與虹吸管高度來控制發塵速率，實驗中固定氣體流量為10L/min，虹吸管高度為100mm，此時測得發塵速率為10mg/s。除塵效率采用重量法測定。對比這兩類不同粒徑粉塵在有無靜電凝并條件下，除塵效率隨板-板除塵器間平均場強變化關系，并考察DBD放電器所加交流電壓值對粉塵凝并效果的影響。

為了研究在靜電凝并條件下集塵器對粉塵的收集效果，實驗對凝并區DBD放電器施以不同的交流電壓，考察此時集塵器對粉塵的收集效果。下圖圖2是使用示波器采集到的典型的電壓電流波形。從電壓波形上可以清楚的看到對DBD放電器施加的為典型的交流電壓，電壓值在正負之間不斷變化，保證了對粉塵的異極性荷電，但從電壓波形上沒有看到明顯的放電現象。不過從電流波形上顯示的大量脈沖電流證明了電暈放電的發生。

圖2：典型的電壓電流波形

實驗結果：對凝并區DBD放電器分別施加2kV、4kV、6kV、8kV(均方根值)高壓放電的實驗條件下，平均粒徑為0.5um粉塵的除塵效率隨集塵區平均場強的變化關系如圖3所示。從圖中可知，隨著凝并區DBD放電器放電電壓的升高，集塵器對0.5rm粉塵的除塵效率也隨之提高。當集塵器板間平均場強為5kV/cm，凝并區不加電壓時，0.5rm粉塵的除塵效率為88%，提高凝并區電壓到8kV，此時粉塵的除塵效率可達96%。除塵效率的提高主要是因為粉塵在凝并區被交變電場荷電后,發生凝并現象,使得小粒徑粉塵相互結合進而凝聚為較大粒徑粉塵，從而提高了集塵區的集塵效果。凝并區DBD放電器所加電壓越高，粉塵荷電與凝并效應越明顯，除塵效果也就越好。

另外，從圖3中還可以看到當凝并區電壓從6kV提高到8kV時，除塵效率不如電壓由2kV到4kV和由4kV到6kV時提高的明顯。分析原因可能是由于在本實驗條件下，凝并區電壓升高到一定值以后，粉塵的凝并效應達到了飽和，致使除塵效率不再有進一步的提高。

高壓放大器推薦：ATA-7050

圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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審核編輯 黃宇