物理創新實驗

摘 要:為了培養學生自主創新以及動手能力，我們設計了一個創新實驗-靜電除塵。本實驗利用靜電除塵的原理，設計了四級管式靜電除塵的結構，可以讓學生從每級的玻璃管中看出除塵效果。不僅可以鍛煉學生的動手制作能力，還可以鍛煉學生理論結合實際的能力。

關鍵詞:物理創新 靜電除塵 四級管式

中圖分類號:O4文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0201-01

1907年，科特雷爾(Cottrell)首先將靜電除塵技術用于凈化工業煙氣獲得成功。如今，靜電除塵器已廣泛應用于鋼鐵工業、有色冶金、建材工業、電力工業、化學工業、輕紡工業以及其他工業領域乃至民用領域。統計資料表明，自1955年至現在，應用靜電除塵器處理工業煙氣量大致呈指數增長。隨著對環境保護要求的日益嚴格，可以預計靜電除塵器的應用會得到更迅速的提高和發展。這也是我們提出這個創新實驗的一個實用目的。

1 原理

電除塵器是利用強電場使氣體電離，由于強電場的作用而使氣體電離，氣流中的塵粒與自由電子、負離子碰撞而結合在一起，達到粉塵荷電，最后在電場力的作用下，粉塵將會從氣體中被分離出來，達到除塵效果。利用靜電使粉塵分離須兩個基本條件:一是存在使粉塵荷電的電場;二是存在使荷電粉塵顆粒分離的電場。一般的靜電除塵器采用荷電電場和分離電場合一的方法，放電機的金屬棒接高壓直流電源的負極，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獨立的單元(電場)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，稱作電暈線。我們做的是管式電除塵器，如圖2所示。

2 設計過程

我們的目的是制作一個四級管式電除塵器，并能觀察到每級的除塵效果。在實驗中我們使用了長形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，直流高壓電源等設備。銅棒的長度大概是38cm左右，直徑5mm左右，用來做電暈極，接高壓電源的負極。銅管的長度大概是35cm左右，厚度為2mm，內徑為37mm，用來做集電極，接高壓電源的正極。PVC管長度為38cm，內徑為38mm，恰好可以外套住銅管。一方面可以用來絕緣;另一方面可以用來固定銅管。絕緣體圓片的直徑和PVC管等長，中間有個圓孔，讓銅棒探出，用于接導線。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個小孔，將線引出來，然后再用膠水將孔封住。玻璃管外徑等于PVC管的內徑，套在三角管內，可以用來觀察每級的除塵效果。圖3為設計圖。圖4為實物圖。

3 結果和討論

電除塵器的銅棒接到高壓電壓設備的負極，銅管接到高壓電壓設備的正極。在實驗中我們用一些塑料在一個鐵盆燃燒另其產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的除塵效果。如我們所料，黑煙在第一級玻璃管中最濃，然后在接下來的各級中慢慢變白，最后從第四級管中出來后基本上變成白色，說明除塵效果良好。同時我們也實驗了在不同電壓下的除塵效果。限于實驗條件，我們的高壓電壓設備并不是很好，只分為三檔，為600V，800V，1000V，實驗結果發現在電壓為800V的時候除塵效果最好。