静电除尘器伏安特性测定的设计性实验*

梁文俊 李 坚 刘 佳 金毓峑

北京工业大学 北京 100124

静电除尘器伏安特性测定的设计性实验*

梁文俊 李 坚 刘 佳 金毓峑

北京工业大学 北京 100124

本文设计了一套用于高压静电除尘器伏安特性测定的实验方法，通过本实验有助于学生科学思维和实践创新能力的培养和提高。

电除尘器；伏安特性；设计性实验

静电除尘器的工作原理是利用高压直流不均匀电场使烟气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘在电场力作用下与气流分离向极性相反的极板或极线运动，荷电粉尘到达极板或极线时由静电力吸附在极板或极线上，通过振打装置使粉尘落入灰斗从而使烟气净化。电除尘器运行过程中，二次电流I和二次电压U值反映了设备的实际工作状态。I和U之间的函数关系，以及按这种函数关系描绘出的U-I特性曲线形象地显示了两者的消长规律。利用U-I曲线来分析电除尘器的运行状况，可以准确迅捷地找出影响电场工作效率的主要因素，为更好地管理与维护设备提供参考，因此可以将U-I特性作为衡量电除尘器极配形式优劣的主要指标。

本校环境与能源工程学院大气污染控制实验室面向环境科学与工程专业本科生开设的电除尘器伏安特性试验现为综合性实验，使用自编实验讲义，内容较注重理论的系统性、完整性和实验的基本训练，但同时也存在一些问题，如实验教材内容叙述过细，每项实验从原理到操作步骤，面面俱到，而且规定得较死，学生无需多作思考，按讲义规定的内容和操作步骤去做实验即可，因而容易滋长学生对实验讲义的依赖性，不利于主观能动性的发挥。因而，从2007年开始，我们尝试将此门课程逐步更新为设计性实验。

一、设计实验内容

本实验侧重学生实验设计能力的培养，主要包括以下几项内容。

第一，按照实验要求，选择伏安特性影响参数作为实验内容，包括，接地极板间距、高压放电极根数、施加电压；

第二，根据上述伏安特性影响因素，固定其中一些因素，探寻其余因素对于伏安特性实验的影响；

第三，数据分析与整理，总结实验规律，探讨实验中的问题并做出可能的原因分析。

二、实验系统技术指标

为获得理想的实验效果，电除尘器设备在实验过程中应满足以下要求。

(1)接地极板悬垂平直，不摆动；

(2)接地极板与放电极金属丝可灵活调节，调节误差不超过±1mm；

(3)接地极线连接要牢固，不宜随意拖放，接地电阻要小于4Ω；

(4)供电线路及仪表保持整洁，尽量减少电流漏失，不产生漏电现象；

(5)释放残留电荷的放电棒、芯线与套管连接牢固，不滑动，接地良好；

(6)实验场地周围设有防护栏，实验时人体与高压设备的距离应大于1.5m。

三、试验结果分析

1.固定高压放电极根数，绘制接地极板间距分别为200、300、400mm时电除尘器伏安特性曲线

如图1所示，当高压放电极根数分别为4根和6根时，U-I曲线呈幂指数分布，尤其当接地极板间距为200mm时，此分布形式尤为明显；从图1中还可确定电除尘器的起晕电压，这对于电除尘器的稳定运行、判定其运行状况具有一定的指导意义。

图1 电除尘器伏安特性曲线(左图放电极根数为4根，右图为6根)

2.板间距和电压固定时，绘制电晕电流与放电线根数的关系曲线

当接地极板间距和施加电压固定时，对于电晕线根数与放电电流间的关系如图2所示。从图2中可以看出，当放电极根数为1～5根时，产生的二次电流随着放电极根数的增加而增大，并且随着施加电压的增加而增加。

图2 电除尘器伏安特性曲线(左图接地极板间距为200mm，右图为300mm)

3.对于实验结果，可由学生自己对实验现象进行解释，并总结规律，同时对下面的问题进行讨论

如电晕放电的电流—电压关系是否符合欧姆定律？板—线电极配置中，当放电极线距、施加电压一定时，二次电流怎样随接地极板间距改变？电晕起始电压与接地极板间距有什么样的关系？

四、结束语

本文设计了一套用于高压静电除尘器伏安特性测定的实验方法，通过本实验有助于学生巩固课堂所学内容，提高学生学习的主动性和积极性，培养学生科学思维方式和实践创新能力。

[1]何剑，徐国胜，周孝德，等.电除尘器伏安特性规律研究[J].环境工程学报，2009，1

[2]Xishen Deng, Kazimierz Adamiak. The electric corona discharge in the triode system [J].IEEE,1999,4

[3]Cooperman P. A theory for space charge limited currents with application to electrical precipitation[J].IEEE,1960,47

[4]王桂华，舒麒麟，焦文豹.电除尘器伏安特性静态模拟实验装置[J].高校实验室工作研究，2002，1

Designed experiment of electrostatic precipitator voltage-current characteristics

Liang Wenjun,Li Jian,LiuJia,Jin Yuquan
Beijing university of technology,Beijing,100124,China

An examination method was designed, which could be used for the testing of electrostatic precipitator voltage-current characteristics. The abilities of college student scientific thinking, practice and innovation could be trained and improved effectively through the experiment.

electrostatic precipitator；voltage-current characteristics；designed experiment

2009-08-19

梁文俊，博士，讲师。

*本文系北京工业大学教育教学研究项目(ER2009-C-20)。