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1、第33卷第3期工程熱物理學(xué)報(bào)Vo1．33．NO．32012年3月J0URNALoFENGINEERINGTHERM0PHYSICSMar．．2012高壓電場內(nèi)細(xì)顆粒堆積機(jī)理研究靳星李水清楊萌萌卓建坤姚強(qiáng)(清華大學(xué)熱能工程系熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100084)摘要細(xì)顆粒的堆積既是電廠尾部除塵系統(tǒng)的核心問題，也是航天領(lǐng)域空間環(huán)境內(nèi)限制動(dòng)力或光學(xué)元件性能的關(guān)鍵問題。電場力因具有長程有效性和強(qiáng)可操作性成為控制細(xì)顆粒堆積的主要手段。本文通過微觀實(shí)驗(yàn)研究了高壓平行板電場間細(xì)顆粒堆積的機(jī)理，觀察到顆
2、粒在預(yù)極化、預(yù)荷電、變外電場電壓等工況下的堆積形貌，并發(fā)展了圖像處理的方法統(tǒng)計(jì)堆積顆粒數(shù)。研究表明，偶極力是外電場下顆粒成鏈的主因，而顆粒的倒伏則是來自曳力的作用，顆粒鏈的極限高度主要受外電場場強(qiáng)和顆粒堆積結(jié)構(gòu)的影響。關(guān)鍵詞細(xì)顆粒；高壓電場；堆積形貌；偶極力中圖分類號(hào)：TK16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0253231X(2012)03053304InvestigationonthePackingofFineParticlesinPresenceofHigh—VoltageElectricFieldJIN
3、XingLIShui-QingYANGMeng—-MengZHUOJian．—KunYAOQiang(KeyLaboratoryforThermalScienceandPowerEnglneeringofMinistryofEducation，Tsir!ghuaUniversiBeijing，100084，China)AbstractThepackingoffineparticlesplaysacrucialroleindeterminingthecaptureeficiencyofdustremov
4、aldevicesinpowerplants，aSwellaSinunderstandingtheperformancereductionofopticalorpowerdevicesinaerospaceengineering．Electrostaticforces，foritslong—rangecharacteristicsandfeasiblemanipulation，arewidelyusedtocontrolthepackingoffineparticles．Inthispaper，the
5、packingstructureoffineparticlesoncollectingplatetinderhighelectricfieldisinvestigatedbydigitalmicroscopytechnology．Theefectsofpre—charging，pre—polarization，andexternalelectricfieldonpackingmorphologiesarediscussed．Itisfoundthatthedipole—dipoleforcebetwe
6、enparticlescausestheformationoflongparticlechains．Themaxinmmlengthofparticledendritesduringthepackingisdependentonboththedensityofexternalfieldanddepositstructure．Keywordsfineparticles；high—voltagefield；packingmorphology；dipolarforce0引口細(xì)顆粒堆積廣泛應(yīng)用于眾多技術(shù)和工程
7、領(lǐng)域。一力很差，難以靜電脫除。而且lm左右顆粒慣性和方面細(xì)顆粒堆積經(jīng)常自然發(fā)生，不利于工程設(shè)備使擴(kuò)散捕獲也很弱，布袋脫除效率也較低隨著環(huán)保用。例如鍋爐內(nèi)換熱器表面積灰增大熱阻，導(dǎo)致傳標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，PM2．5顆粒捕獲的研究越來越受到熱惡化；航空航天精密儀器中微小碎屑的堆積會(huì)影重視?，F(xiàn)有的研究以數(shù)值模擬與大粒徑顆粒宏觀實(shí)驗(yàn)響設(shè)備運(yùn)行，甚至造成設(shè)備故障【1】口另一方面，細(xì)顆居多。研究發(fā)現(xiàn)隨著粒徑減小，顆粒間作用力顯著增粒堆積可以被利用，人們希望將其增強(qiáng)，比如在除塵強(qiáng)，顆粒堆積結(jié)構(gòu)有顯著變化[a5】。然而，
8、對(duì)于細(xì)顆設(shè)備中采用各種技術(shù)不斷提高顆粒捕獲率等。粒堆積機(jī)理的微觀實(shí)驗(yàn)觀察和分析報(bào)道較少現(xiàn)有除塵設(shè)備的主要捕獲機(jī)理主要有靜電捕本文通過搭建平行板間細(xì)顆粒堆積實(shí)驗(yàn)臺(tái)，利獲、慣性捕獲和擴(kuò)散捕獲，所能達(dá)到的總捕獲效率用顯微鏡及CCD相機(jī)實(shí)時(shí)觀察顆粒堆積的微觀形在99％以上，但對(duì)于粒徑1m左右的極細(xì)顆粒捕獲貌，并通過圖像統(tǒng)計(jì)堆積顆粒數(shù)量。進(jìn)而改變顆粒預(yù)效率很低。這主要是粒徑1rn左右為場致荷電和處理方式和外電場電壓，研究顆粒堆積形貌的成因擴(kuò)散荷電混合區(qū)，兩種機(jī)制都
