高压静电分选电场研究.docx

1引言
静电技术主要有：静电分选技术、静电清砂技术、静电净油技术、静电收尘技术、静电抑制开发性尘源技术、静电辐照种子技术以及静电杀菌技术等。其中高压静电分选技术是近期利用和研究的最多的，并且静电技术具有高效、节能等许多优点，并且在近期的研究中取得了显著的效益，例如，经济方面的效益，社会方面的效益，环境方面的效益等[1]。
高压静电分选技术的应用范围十分广泛，例如金属或非金属物质的分离、粉尘粒径的研究等。惠晓威、李新春、田秀华对模糊控制系统在静电除尘中的应用以及如何提高除尘效率等的一全套系统的组成装置、控制方式、工作原理进行了研究与分析并进行了仿真实验，取得了不错的成果[2]。路洪洲等从静电学的角度结合力学，研究了接地转辊的转速与分离金属与非金属颗粒的关系，实验结果找到了最佳转速，不仅能提高分选效率而且能节约时间与能源，对物质的分离做出了巨大的贡献[3]。Dascalescu等使用电场力在磨制过程中对麸皮组织细颗粒分离的可能性进行评估时，电晕充电和表面电位衰减的实验是在细磨后的麦麸和糊粉层组织样品上进行的。精细研磨的糊粉层和麦麸有不同的摩擦带电特性。通过设计一个合适的摩擦带电装置，利用电场力作用于带相反电荷的粒子时，可以分离这两种组织。且麸皮组织的两种类型的电荷衰减时间不同，糊粉层具有更高的水分含量从而更快的失去通过电晕放电赋予的电荷[4]。AmarTilmatine等对一些主要类别的塑料提出了一些新的摩擦静电分离装置，其中伴随着一个螺旋桨式摩擦充电装置的一个带型静电分离器是从WEEE颗粒中恢复和回收塑料的一个有效的解决方案,并且对螺旋桨式的摩擦带电装置的带式静电分离器进行了研究[5]。对于原始状态的塑料颗粒的三种不同比例的合成混合物进行了不同的实验：75％的聚酰胺（PA）+25％的聚碳酸酯（PC），50％PA+50％PC，25％PA+75％PC。其中含有等量的两种成分的混合物得到了最好的结果。因此带式静电分离器对等量的两种成分的混合物分离具有很好的结果。FatimaZahraRahou等介绍了一个简单的数学模型，用于模拟一个最近二元混合物颗粒状原料的静电分离过程专利的结果，他们认为任何新的静电工艺的研究和开发中数值模拟是一个功能强大的工具[6]。该工艺的特点是颗粒是在电场的存在下充电的，在流化床装置中产生的[7]。数学模型假定颗粒被分离的概率可以表示为与属于其他材料类颗粒数量的影响函数。当这个概率服从正态分布规律时，从在实验室摩擦型静电分离器中对聚酰胺和聚碳酸酯颗粒混合颗粒的一项实验中得到的模拟结果有显著的差异。为了提高模拟的预测能力，由实验数据回归多项式函数用于表达相同的概率。
由于高压静电分选具有很多优点，使用方便，具有很大的研究价值，又因为高压静电分选的核心是其电场，所以本课题研究的主要核心是对高压静电分选的电场的研究。本课题一方面：主要分析研究不同高压强度，不同的高度，不同的角度以及不同的铜丝电晕线的条数对电场的影响。另一方面则研究35针的齐针电晕线和35针的长短针电晕线在不同高压，不同高度，不同角度以及不同电晕线条数的条件下对电场的影响。

2实验装置及原理
2.1实验装置
本文实验装置是在导师指导下学生自己动手研制的小型静电分选机。
实验装置包括：高压绝缘柱，升压变压器，单相调压变压器，高压静电电压表，硅整流器，高压电压表，低压电流表，微安电流计，开关阵列，铜丝电晕线，35针的齐针电晕线，35针的长短针电晕线，滚筒长500mm直径250mm。
实验装置图如图2-1所示，实验过程中各装置的作用如下：高压绝缘柱：主要起固定支撑、连接及绝缘的作用；升压变压器：用来把低数值的交变电压变换为同频率的另一较高数值交变电压的变压器；单相调压变压器：调节输出的低压电压；高压静电电压表：测量升压后的高压电压值；硅整流器：，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器；低压电压表：测量升压前的低压电压；低压电流表：测量升压前的低压电流；微安电流计：测量滚筒上的分电流；电晕线：连接高压电，使其高压放电；滚筒：其为绝缘体，在滚筒的四分之一的弧面上贴有二十六根均匀的铜条，这些铜条分别与二十六根连有各自单刀双掷开关的不同的导线连接，因此方便记录每根铜条上的电流值，其电流的大小即可反应此处电场的强弱；
本文所研究的是高压静电分选装置各参数如下：高压源：最高不超过60kV，电晕线长度：500mm，针长：30mm，针直径：1.5mm；电晕线—滚筒弧面间距：5mm—9mm；滚筒直径：250mm；滚筒长度：500mm。
为了更全面的研究电晕线的放电与滚筒上电场的关系，电晕线的选择为：单根铜条电晕线的不同高度，角度的研究；为了更细致的了解，我们还加做了单根35针的齐针和长短针的电晕线的不同高度、角度的研究。

针-弧面式放电实验线路图

图2