当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第六章 除尘装置 > 6-4 荷电颗粒的运动和捕集 > Video
同学们好！上一讲我们介绍了颗粒物的荷电
那么荷电后的颗粒物在电场中是如何运动并被捕集的
这就是我们今天要学习的内容
荷电后的颗粒物
会在电场力的作用下向集尘极板做定向迁移
最终碰撞到极板上而被捕集
颗粒物在电场中迁移的速度就是我们在第五章中学过的驱进速度ω
驱进速度等于颗粒物的荷电量Q乘以电场强度EP
乘以坎宁汉修正系数C，再除以3πμdp
这里，颗粒物荷电量Q是电场荷电量与扩散荷电量的加和
其中电场荷电量正比于电场强度和粒径的平方
扩散荷电量是粒径的函数
坎宁汉修正系数也与粒径大小有关
因此，把颗粒物荷电量的公式带入
便可以得到驱进速度与电场强度和颗粒物粒径的关系
从这两张图可以看出
驱进速度近似与电场强度的平方成正比
在2微米到50微米的范围内，驱进速度与颗粒物的粒径成正比
电除尘器的捕集效率与粒子性质、电场强度、气流速度
气体性质及除尘器结构等因素有关
1922年Deutsch从理论上推导了电除尘器捕集效率方程
在推导过程中，他做了一系列基本假设，包括
1、除尘器内部的气流为湍流状态
2、在垂直于集尘表面的任一断面上
颗粒物的浓度和气流分布都是均匀的
3、颗粒物在进入除尘器后立即完成了荷电过程
4、忽略电风、气流分布不均匀
被捕集粒子重新进入气流等的影响
这里我们假设气体从左侧流入，从右侧流出，流速为u
除尘器长度为L，单位长度的集尘板面积为a
气体流动的截面积为F
对于直径为dp的颗粒物，驱进速度为ω，浓度为ρ
在单位时间dt内，气体流动了dx长度
则这段时间内捕集到集尘板上的粉尘量等于集尘面积
乘以驱进速度、颗粒物浓度和时间
也等于气流内颗粒物减少的量
即微元体积乘以颗粒物的浓度变化
把时间dt用dx除以气流速度表示
代入公式可以得到单位长度内颗粒物浓度的变化dρ
那么从除尘器入口到出口进行积分
同时考虑F乘以u为气体流量，a乘以L为集尘板的面积
便可以得到颗粒物进出口浓度的比值，也就是通过率
用1减去通过率就是该粒径下颗粒物的捕集效率
这个公式就是德意希分级效率方程
在这个公式当中，A/q成称为比集尘面积
从公式中可以看出，颗粒物的驱进速度越大、比集尘面积越大
则颗粒物的捕集效率越高
而驱进速度又随着电场强度和颗粒物粒径的增加而增大
所以电除尘器一般采用需要较高的电晕电压
在工程实践中，有时为了提高颗粒物的去除效率
增加集尘板的数目，就相当于增大集尘板的面积A
从而提高颗粒物的捕集效率
许多电除尘器的实测表明，对于粒径在亚微米量级的粒子
电除尘的除尘效率有增大的趋势
说明电除尘器是去除微小粒子的有效途径
但电除尘器对粒径为0.1-0.5微米的颗粒去除效率最低
德意希公式在计算时做了许多假设
所以一般只适用于粒径相同
而且驱进速度不超过气流速度的 10%～20%的颗粒物
如果用德意希公式近似估算总的除尘效率
那么ω应取某种形式的平均驱进速度
另一方面，由于各种因素的影响
由德意希公式计算出的理论捕集效率要比实际值高很多
所以实际中我们常常根据一定的除尘器结构
和运动条件下测得的总捕集效率值
代入德意希方程式中反算出相应驱进速度值
以ωe表示，称为有效驱进速度
这个表就给出了一些工业粉尘的有效驱进速度
可见，多在数粉尘而言
有效驱进速度在6到12 cm/s 的范围内
被捕集到电极上的粉尘
需要通过清灰过程来实现最终的清除
沉积在电晕极上的粉尘会影响电晕电流的大小和均匀性
为保持电晕极表面清洁，一般采用电极振打清灰
集尘极清灰的目的是防止粉尘重新进入气流
在湿式电除尘器中，一般用水冲洗集尘极板来实现清灰
而在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动的方式清灰
现代电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰
两种主要的振打器是电磁型和挠臂锤型
这里给出了挠臂锤型振打清灰的过程
振打系统要求既能产生高强度的振打力
又能调节振打强度和频率
振打强度太强会使粉尘重新进入气流
太弱则起不到清灰的作用
对于电除尘器而言
粉尘的导电性对除尘效率也有重要的影响
如果电阻率过低，沉积下来的粉尘到达集尘极表面后
会因静电感应获得与集尘极同极性的正电荷
正电荷形成的斥力会使沉积的粉尘重新返回气流
而高比电阻的粉尘在集尘板上的积累
会使电晕极与粉尘层之间的电压降减少
导致较低的电晕电压下产生火花现象
实践表明，粉尘比电阻低于 10的10次方 Ωcm时
对除尘器操作和性能没有不良影响
当比电阻介于 10的10次方～10的11次方 Ωcm时，火花率会明显增加
当高于 10的11次方Ωcm时，集尘板粉尘层内会出现电火花
产生明显的反电晕
同时，电阻率显著影响有效驱进速度
电阻率从10的10次方 Ωcm增加到10的12次方Ωcm时
驱进速度从12 cm/s降低到了4 cm/s
所以要克服高电阻率对于除尘效率的影响，有什么方法呢
一是保持电极表面尽可能清洁
如提高振打强度使电极表面分成层厚度保持在1mm以下
二是采用较好的供电系统，比如高压脉冲供电
三是烟气调质，如提高湿度、加入SO3、NH3
以及Na2CO3等化合物，使粉尘的导电性增加
这张图给出了喷入5-10 ppmV的三氧化硫对粉尘比电阻的影响
四是升高或降低烟气温度，可以通过向烟气中喷水
达到同时增加湿度和降低温度的目的
上述方法都不行的话，我们就只能发展新型电除尘器了
这节课的讲解就到这里
下一讲我们介绍电除尘器的结构和设计，同学们再见
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
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-9-1 概述--作业
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
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-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
-11-3 机动车排放控制技术
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-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
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--11-4-2
-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
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-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
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-Lecture 02
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-Conversation
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-附加：--Exercise
