物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

摘 要:為了培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新以及動(dòng)手能力，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)-靜電除塵。本實(shí)驗(yàn)利用靜電除塵的原理，設(shè)計(jì)了四級(jí)管式靜電除塵的結(jié)構(gòu)，可以讓學(xué)生從每級(jí)的玻璃管中看出除塵效果。不僅可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手制作能力，還可以鍛煉學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際的能力。

關(guān)鍵詞:物理創(chuàng)新 靜電除塵 四級(jí)管式

中圖分類號(hào):O4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2012)06(c)-0201-01

1907年，科特雷爾(Cottrell)首先將靜電除塵技術(shù)用于凈化工業(yè)煙氣獲得成功。如今，靜電除塵器已廣泛應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)、有色冶金、建材工業(yè)、電力工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、輕紡工業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域乃至民用領(lǐng)域。統(tǒng)計(jì)資料表明，自1955年至現(xiàn)在，應(yīng)用靜電除塵器處理工業(yè)煙氣量大致呈指數(shù)增長(zhǎng)。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，可以預(yù)計(jì)靜電除塵器的應(yīng)用會(huì)得到更迅速的提高和發(fā)展。這也是我們提出這個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的一個(gè)實(shí)用目的。

1 原理

電除塵器是利用強(qiáng)電場(chǎng)使氣體電離，由于強(qiáng)電場(chǎng)的作用而使氣體電離，氣流中的塵粒與自由電子、負(fù)離子碰撞而結(jié)合在一起，達(dá)到粉塵荷電，最后在電場(chǎng)力的作用下，粉塵將會(huì)從氣體中被分離出來(lái)，達(dá)到除塵效果。利用靜電使粉塵分離須兩個(gè)基本條件:一是存在使粉塵荷電的電場(chǎng);二是存在使荷電粉塵顆粒分離的電場(chǎng)。一般的靜電除塵器采用荷電電場(chǎng)和分離電場(chǎng)合一的方法，放電機(jī)的金屬棒接高壓直流電源的負(fù)極，集電極接地為正極。如圖1所示。

電除塵器比較多，常用的有管式和板臥式兩種。板臥式電除塵器由若干個(gè)獨(dú)立的單元(電場(chǎng))組成。管式電除塵器，是將金屬圓筒作為集電極。在管心懸掛一根金屬線作為放電級(jí)，稱作電暈線。我們做的是管式電除塵器，如圖2所示。

2 設(shè)計(jì)過(guò)程

我們的目的是制作一個(gè)四級(jí)管式電除塵器，并能觀察到每級(jí)的除塵效果。在實(shí)驗(yàn)中我們使用了長(zhǎng)形PVC塑料管，直角PVC三角管，玻璃管，銅棒，銅管，絕緣體圓片，電源線，直流高壓電源等設(shè)備。銅棒的長(zhǎng)度大概是38cm左右，直徑5mm左右，用來(lái)做電暈極，接高壓電源的負(fù)極。銅管的長(zhǎng)度大概是35cm左右，厚度為2mm，內(nèi)徑為37mm，用來(lái)做集電極，接高壓電源的正極。PVC管長(zhǎng)度為38cm，內(nèi)徑為38mm，恰好可以外套住銅管。一方面可以用來(lái)絕緣;另一方面可以用來(lái)固定銅管。絕緣體圓片的直徑和PVC管等長(zhǎng)，中間有個(gè)圓孔，讓銅棒探出，用于接導(dǎo)線。而集電極的引線我們是貼在銅管上面，然后在直角三角管邊上開(kāi)個(gè)小孔，將線引出來(lái)，然后再用膠水將孔封住。玻璃管外徑等于PVC管的內(nèi)徑，套在三角管內(nèi)，可以用來(lái)觀察每級(jí)的除塵效果。圖3為設(shè)計(jì)圖。圖4為實(shí)物圖。

3 結(jié)果和討論

電除塵器的銅棒接到高壓電壓設(shè)備的負(fù)極，銅管接到高壓電壓設(shè)備的正極。在實(shí)驗(yàn)中我們用一些塑料在一個(gè)鐵盆燃燒另其產(chǎn)生大量黑煙后通入我們做好的電除塵器中，接通電源，然后可以明顯地在每段的玻璃管觀察每級(jí)的除塵效果。如我們所料，黑煙在第一級(jí)玻璃管中最濃，然后在接下來(lái)的各級(jí)中慢慢變白，最后從第四級(jí)管中出來(lái)后基本上變成白色，說(shuō)明除塵效果良好。同時(shí)我們也實(shí)驗(yàn)了在不同電壓下的除塵效果。限于實(shí)驗(yàn)條件，我們的高壓電壓設(shè)備并不是很好，只分為三檔，為600V，800V，1000V，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在電壓為800V的時(shí)候除塵效果最好。