装置的性能，所采用的除尘新技术大致分个方面改进传统除尘器的结构以充分发挥其净化作用，如长芒刺静电除尘器新型旋风除尘器等多机理复合除尘器，如惯性冲击静电除尘器静电强化过滤除尘器静电旋风除尘器带电水滴湿式洗涤器等新机理除尘技术，如磁力除尘凝聚除尘等。尽管有些除尘新技术还不很成熟，甚至还处在探索阶段和改进中，但可以相信其中些新技术定会有很好的应用前景。离心脉冲静电除尘技术，即脉冲供电下的静电旋风除尘技术，是项新兴的除尘技术，它将旋风除尘技术静电除尘技术和高压脉冲供电技术三者有机结合起来，大大改善了原有单除尘技术的除尘效果。目前，对常规直流供电下的静电旋风除尘技术的研究取得了定进展，但对离心脉冲静电除尘技术的研究很少，对离心脉冲静电除尘器内部的流场分布研究基本空白。研究背景旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的除尘装置，具有结构简单应用广泛种类繁多等特点，但它对细小颗粒的捕集效率不高。电除尘器是种和其他各种除尘器有着根本区别的除尘装置，它将分离力静电力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这决定了它具有除尘效率高能耗小气流阻力小等优点。旋风除尘器和电除尘器是控制与防止烟尘污染的主要手段，但随着现代工业生产的不断向前发展及环保要求的不断提高，对固气分离技术提出了更高的要求。所以开发新型高效的固气分离设备是当前固气分离研究领域中个很活跃的课题。静电旋风除尘技术就是在此背景下产生的。静电旋风除尘器作为种新型的除尘设备，其发展历史还比较短。年代中期，前苏联首先作了实践上的尝试，初步证实了静电旋风除尘器确有实用价值。随后的十多年时间内，美国日本等国家也相继静电旋风除尘器的实验研究，而我国从年开始也投入静电旋风除尘器的实验研究。近年来国内外些学者对静电旋风除尘机理及除尘性能进行了实验研究。这些研究都表明静电旋风除尘器能在不增加除尘器压降的情况下显著改善除尘效率，特别是在入口流速较低时效果更加明显，并且对微米和亚微米粒子的捕集效率有显著提高。虽然对静电旋风除尘器的研究取得了较大进展，但由于除尘器内气流和粒子流动状态复杂，准确测定较困难，至今在理论研究方面仍不够完善，许多关键问题尚需实验确定。目前，静电旋风除尘器已被广泛应用于机械建材冶金轻工电力化工以及环境保护等多领域的资源回收和烟气净化处理。其基本原理是在结构简单体积小应用场合广的旋风分离器中通过引入电晕极来增加高压静电场，当含尘气流通过时，尘粒受到静电力和离心力的共同作用从气流中分离出来，达到净化烟气或回收资源的目的。它本质上是旋风除尘器和静电除尘器的有机结合，具有结构简单，价格低廉，占地面积小，分离效率高，不限处理介质的温度和浓度，长期运行可靠，维护操作简便，对负荷波动有良好的适应性等优点。同时，由于静电旋风除尘器是在旋风除尘器的基础上外加高压静电场，所以除尘器内的流场流动情况极为复杂，既是三维湍流涡旋流动，又由于电晕放电产生电风而相互作用。这直接影响到静电旋风除尘器的除尘效率。因此，要想使静电旋风除尘器的除尘效率得到更进步地提高，就必须弄清楚静电旋风除尘器内的流场分布情况。本文将脉冲供电新技术应用于静电旋风除尘器，并通过实验来测定离心脉冲静电除尘器内部的流场分布情况，分析脉冲供电前后旋风器内部的流场变化情况。本课题是国家自然科学基金资助项目的部分研究内容。研究现状静电旋风除尘器除尘机理及除尘性能的研究现状近年来，国内外些学者在静电旋风除尘器除尘机理及除尘性能方面的研究取得了定进展，得到了些具有参考价值的数学公式，并提出影响除尘性能的因素。魏名山马朝臣利用静电旋风分离器对捕集亚微米粒子进行了研究，该研究利用小间距，高场强静电旋风分离器捕集柴油机排放的颗粒物，取得了较大的效果，并得到了有效趋进速度与旋风器进口风速的关系。这对于开发捕集亚微米粒子的静电旋风分离器有重要参考价值,式中为有效驱进速度为进口风速，为常数。韩国的和等人通过改变静电旋风除尘器的运行条件和结构参数来研究影响其除尘效率的因素，研究结果表明供电电压处理流量电晕极线直径排气管材料排气管插入深度电晕极线长度和电晕极性都直接影响到其除尘效率的高低，提出了系列改善除尘性能的有用措施。王志栾昌才对静电旋风分离器的分离机理分离性能进行了实验研究，实验结果表明，同入口风速下，电压升得越高，分离效率越高，这与国内外学者的实验结论是致的。李济吾蔡伟建等人对离心脉冲静电除尘模型的除尘性能进行了实验研究,结果表明离心脉冲静电除尘器具有结构简单阻力损失低除尘效率高等优点，脉冲供电能显著提高除尘器的分级效率，对粒径小于粉尘的捕集，脉冲供电与直流供电相比其分级效率有显著提高，脉冲供电优于直流供电。杨昌智孙坚对静电旋风分离器内粒子的受力情况进行了研究，认为电晕作用使切割粒径的减小是静电旋风除尘器除尘效率比旋风除尘器高的主要原因，得出切割粒径将随电场强度的增大而明显下降的结论。顾强刘炳江分析了电旋风分离器的主要增益因子，认为静电场提高了荷电粉尘向收尘壁面运动的速度静电凝并作用使收尘空间粉尘粗化，提高了细粉尘分离效率同时作者还提出些提高旋风分离器的性能的途径即提高电旋风分离器中粉尘的荷径较小时误差更大。般说，五孔球形探针使用范围的最小误差不超出，测速范围为。所以五孔球形探针对于量值较小的径向速度，特别是中心涡核附近的径向速度，测试精度不够。干扰误差。将五孔球形探针放置在旋转流场中，由于五孔球形探针本身的形状，导致它对流场产生定的干扰。当转动五孔球形探针时，可能会使来流方向严重偏离号孔的中心轴线方向，这使得两孔的压差值可能会在附近徘徊而又无法到达刻度，出现了盲点。沈恒根对五孔球形探针测定旋风分离器流场进行了对比实验研究，发现全程法测定旋风分离器流场，造成速度分布测定结果轴不对称由于径向梯度的影响，测得的旋风分离器内涡区呈源流是种假象认为五孔球形探针测定旋风分离器流场宜采用对流场干扰相对较小的前程法，五孔球形探针测定应做径向静压梯度校正。电路闪络带来的误差。这主要反映在对电晕线施加高压脉冲电压的实验过程中。由于五孔球形探针是金属制成的，在测试除尘器内部的流场，特别是在靠近电晕线附近时，可能会在五孔球形探针和电晕线之间发生火花放电，甚至在两者之间产生电弧，这样必然导致电路发生闪络，电晕电压和电晕电流不稳，也就无法准确测出实验条件下的流场了。实验人员的操作误差。主要是在读数过程中造成的误差。由于在转动五孔球形探针的过程中，倾斜微压计有定的滞后性，当发现两孔的压差值为时，停止转动五孔球形探针，此时坐标架上的刻度盘显示的角度就可能会偏大，相应的两孔和两孔压差值的读书也就不准确了。其它误差。如由于测孔的孔径大约是五孔球形探针直径的倍，所以在把五孔球形探针从测点移动到另测点的过程中可能会导致偏离测量断面，即几个测点无法保证都是同测量断面的点，可能会有些误差。另外，气流的本身的状况如温度湿度等，可能会对处理结果造成定的误差。结论与建议本文在前人研究的基础上，通过改变脉冲供电电压和入口风速对种直筒式离心脉冲静电除尘器内部的流场进行了测试，最终得到了各种不同实验条件下三维流场分布规律及入口风速和脉冲供电电压对流场分布的影响。具体研究结论如下无供电情况下的离心脉冲静电除尘器相当于筒体中间带有根金属线的普通旋风除尘器。内部气流的切向速度和径向速度沿筒体壁向方向大体上先增大后减小，轴向速度分布则无规律可循。且径向速度随着入口风速的增大在中心涡核处开始出现小部分沿筒体壁向方向的径向流。在脉冲电压为的条件下，切向速度随着入口风速的增大而增大轴向速度的整体变化比较平缓，并呈现出定的规律性径向速度的分布曲线近似水平直线。在入口风速为的条件下，脉冲电晕电压越高，相应的切向速度越小，轴向速度越大，径向速度变化不明显。随着半径的增大，切向速度基本上逐步变小，轴向速度先减小后又逐步增大，径向速度的分布曲线则比较平稳。与普通旋风除尘器相比，离心脉冲静电除尘器内部流场的分布规律有所改善，更有利于除尘。这可能是因为电晕极线和电风的影响使得除尘器内部流场的湍流度反而减小，要证实这点还有待于进步通过实验深入研究。针对本文的研究工作，就进步弄清离心脉冲静电除尘器内部整体流场的分布规律及准确认识其除尘机理并优化结构设计参数提出以下几点建议增加测量断面及每个测量断面的测点数目，研究其整体三维流场随不同入口风速和脉冲电晕电压的变化情况，分析内外涡旋交界面的变化规律，为深化理论研究奠定个扎实的基础。有条件的话，应该选用先进的对流场无干扰作用的测量仪器来进行流场的测试。实验过程中，把测量仪器与计算机直接相连在起，通过计算机来自动处理实验数据并给出流场的分布规律图，减少人为的误差，保证实验数据的准确性。由于离心脉冲静电除尘器内流场及粒子运动的复杂性，使对其的研究形成不了完整的理论，也没有严格的数学模型可作为依据，使得对其设计与性能的改进只能依赖实验和经验，这在种程度上必然造力物力财力的浪费。因此，需要逐步建立充实完善的离心脉冲静电除尘器的理论，提出较可靠全面的数学模型，进行计算机数学模拟研究，从而为离心脉冲静电除尘技术的进步及进步开发新型高效的除尘设备作出努力。致谢本文是在导师李济吾教授的悉心指导下完成的。导师从选题到论文完成给作者以充分的学习和锻炼机会，关心课题的进展，并指导解决课题中出现的问题。作者还从导师身上学到科研中需要的严谨和认真的态度。在此，对李教授表示最衷心的感谢。在实验装置系统的搭置和流场测试实验的过程中，得到了李方和陆伟珉同学的大力帮助，在此表示深深的感谢。同时，在此要特别感谢赵健平老师给我写论文过程中提供的帮助，让我得以按时完成论文。最后，对所有关心我成长和工作的人致以最真诚的谢意。参考文献郝吉明,马广大主编大气污染控制工程第二版北京高等教育出版社,张艳辉,刘有智,霍红,陈丹旋风除尘器的研究进展华北工学院学报,向晓东著现代除尘理论与技术北京冶金工业出版社,张大超旋风脉冲静电除尘器流场数值模拟研究南方冶金学院硕士学位论文年月魏名山,马朝臣利用静电旋风除尘器捕集亚微米粒子的研究环境工程,王志电晕线布置方式对静电旋风除尘器除尘性能影响的研究沈阳航空工业学院学报,王志,栾昌才静电旋风除