專利名稱：一種粉塵凝并粒子串過程的控制方法和裝置的制作方法
—種粉塵凝并粒子串過程的控制方法和裝置技術(shù)領(lǐng)域
本申請屬于環(huán)保除塵領(lǐng)域，尤其涉及一種粉塵凝并粒子串過程的控制方法和裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的人體可吸入(粉塵粒徑小于10微米)對人體健康產(chǎn)生極大危害的粉塵，對人類生命健康問題構(gòu)成了威脅。
可吸入的粉塵中PM (Particulate Matter,大氣中的固體或液體顆粒狀物質(zhì))2.5是可入肺顆粒物，其粒徑小，但是富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中停留的時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因此對人體健康的危害更大。因此全球都在加大力度致力于可入肺顆粒物PM2.5的排放標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)前對PM2.5的收集一般采用粉塵凝并增大的方式，其原理是把細(xì)小粉塵電凝并成較大的粉塵顆粒，增大的粉塵再由靜電除塵裝置收集。
目前，國內(nèi)外采用的凝并方法一般為，首先采用正負(fù)同時預(yù)荷電，再通過擾流柱的擾流使荷電粉塵運(yùn)動，荷電粉塵相互碰撞形成粒子串，并進(jìn)一步凝并成較大的粉塵顆粒。但是，采用這種方法，在荷電粉塵與擾流柱碰撞時會導(dǎo)致電荷損失，使得凝并過程中形成的粒子串難以控制，影響了凝并增大的效果，而且擾流柱會導(dǎo)致后部氣流的紊亂，影響后續(xù)的除塵裝置的氣流分布均勻性，給后續(xù)的除塵裝置的控制增加難度。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請的目的在于提供一種粉塵凝并粒子串過程的控制方法和裝置，通過粒子串電場力模型對粉塵的凝并過程進(jìn)行分析計算，根據(jù)分析結(jié)果對電場進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)荷電粉塵的運(yùn)動，使粉塵凝并成較長且穩(wěn)定的粒子串。
—種粉塵凝并粒子串過程的控制方法，所述方法應(yīng)用于交變電場中異極性荷電粉塵的凝并過程，該方法包括:
對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體；
依據(jù)粒子串電場力模型的計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度，計算所述荷電粒子的荷電量和受力情況；
當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場，使所述荷電粒子的受力情況改變，進(jìn)而使荷電粒子的運(yùn)動情況改變發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。
上述的方法，優(yōu)選的，所述當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場包括:
依據(jù)分段規(guī)則將該荷電粒子的受力情況分為處于慣性區(qū)和處于黏性區(qū)；
當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于慣性區(qū)時，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足慣性區(qū)對應(yīng)的第一碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第一碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)；
當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于黏性區(qū)時，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足黏性區(qū)對應(yīng)的第二碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第二碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)。
上述的方法，優(yōu)選的，對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)包括:調(diào)節(jié)交變電場的頻率和/或強(qiáng)度。
上述的方法，優(yōu)選的，所述荷電粒子的受力情況包括受力方向和受力大小。
上述的方法，優(yōu)選的，依據(jù)粒子串電場力模型的第一計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡，計算所述荷電粒子的荷電量包括:
對所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析，當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者凝并得到荷電凝并體，所述荷電凝并體的荷電量為二者的荷電量之和；
當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足大于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者未碰撞。
上述的方法，優(yōu)選的，還包括:
對所述荷電粒子的受力情況以及運(yùn)動情況進(jìn)行動畫成像。
一種粉塵凝并粒子串過程的控制裝置，包括:
攝像設(shè)備，用于利用粒子對光的散射原理，對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體；
計算器，用于依據(jù)粒子串電場力模型的計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度，計算所述荷電粒子的荷電量和受力情況；
電場調(diào)節(jié)器，用于當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場，使所述荷電粒子的受力情況改變，進(jìn)而使荷電粒子的運(yùn)動情況改變發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。
上述的裝置，優(yōu)選的，所述電場調(diào)節(jié)器包括:
分段模塊，用于依據(jù)分段規(guī)則將該荷電粒子的受力情況分為處于慣性區(qū)和處于黏性區(qū)，并當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于慣性區(qū)時觸發(fā)第一調(diào)節(jié)模塊，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于黏性區(qū)時觸發(fā)第二調(diào)節(jié)模塊；
第一調(diào)節(jié)模塊，用于當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足慣性區(qū)對應(yīng)的第一碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第一碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)；
第二調(diào)節(jié)模塊，用于當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足黏性區(qū)對應(yīng)的第二碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第二碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本申請?zhí)峁┝艘环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法，所述方法應(yīng)用于交變電場中異極性荷電粉塵的凝并過程，該方法包括:利用粒子對光的散射原理，對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體；依據(jù)荷電粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度，計算所述荷電粒子的荷電量和受力情況；當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場，使所述荷電粒子的受力情況改變，進(jìn)而使荷電粒子的運(yùn)動情況改變發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法，通過粒子串電場力模型對粉塵的凝并過程進(jìn)行分析計算，根據(jù)分析結(jié)果對電場進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)荷電粉塵的運(yùn)動，使粉塵凝并成較長且穩(wěn)定的粒子串，而無需擾流，對后續(xù)的除塵裝置不會產(chǎn)生氣流影響。


為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例1的流程圖2是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例1粉塵凝并過程的不意圖3是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例2的流程圖4是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例3的流程圖5是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖6是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖7是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法和裝置在實(shí)際實(shí)施中的應(yīng)用場景；
圖8是本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法和裝置在實(shí)際實(shí)施中的應(yīng)用場景。
具體實(shí)施方式
為使本申請實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法是應(yīng)用于交變電場中異極性荷電粉塵的凝并過程。
異極性荷電粉塵在交變電場力的作用下產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動，使得粉塵粒子相互碰撞、吸引凝并。
實(shí)施例1
參見圖1示出了本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例1的流程圖，包括:
步驟SlOl:對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；
所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體；
在PM凝聚過程中，粒子串的形成關(guān)鍵的將荷電粉塵凝并成強(qiáng)度和密度均較良好的凝并體，再由這樣的凝并體形成粒子串的會比較長而且穩(wěn)定。
電凝并是利用電場的作用，使荷電粉塵相互作用并凝聚在一起的過程，生成的凝并體不會被擊碎，凝并體會在電場的作用下不斷的生長，達(dá)到預(yù)期的凝并體粒徑。
參見圖2所示的粉塵凝并過程的示意圖，圖中A表示單個的荷電粒子，B表示較小的凝并體，C表示較大的凝并體，D表示粒子串。
單個的荷電粒子經(jīng)過初次凝并得到較小的凝并體，較小的凝并體經(jīng)過二次凝聚得到較大的凝并體，較大的凝并體經(jīng)過碰撞凝并得到粒子串。
由于粒子對光的散射作用，對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝，該運(yùn)動軌跡是荷電粒子的受力情況表現(xiàn)。
荷電粒子在電場中的運(yùn)動情況包括:布朗運(yùn)動、流體運(yùn)動。布朗運(yùn)動引起異向凝聚；流體運(yùn)動是由荷電粒子間的庫侖力生成，引起同向凝聚。
荷電粒子的體積/重量越小，布朗運(yùn)動越強(qiáng)烈。當(dāng)荷電粉塵凝并得到荷電凝并體后，布朗運(yùn)動將會減緩。
步驟S102:依據(jù)粒子串電場力模型的計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度，計算所述荷電粒子的荷電量和受力情況；
該計算規(guī)則包括:運(yùn)動軌跡分析規(guī)則和受力分析規(guī)則等。
采用運(yùn)動軌跡分析規(guī)則對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析計算，得到荷電粒子的運(yùn)動速度和方向，進(jìn)而根據(jù)電場力的計算規(guī)則對拍攝該運(yùn)動軌跡所用時間和電場的強(qiáng)度進(jìn)行計算，即可得知該荷電粒子的荷電量。
在實(shí)際應(yīng)用中，對所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析，當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者凝并得到荷電凝并體，所述荷電凝并體的荷電量為二者的荷電量之和；當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置大于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者不發(fā)生碰撞。
根據(jù)兩個粒子之間的相對位置關(guān)系可知道是否能夠進(jìn)行碰撞。
當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置大于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可知為發(fā)生碰撞，不能凝并。
而當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足預(yù)設(shè)的距離范圍時，將兩個荷電粒子的碰撞視為非彈性碰撞，因此本次碰撞為有效的碰撞，能夠凝并，兩個粒子凝并得到的凝并體的荷電量為兩個粒子的荷電量之和。
該預(yù)設(shè)的距離范圍根據(jù)實(shí)際情況中的粒子大小進(jìn)行規(guī)定。
7 = 2/.)/
D = ~^——kT = BkT 3m]dp
式中，χ為在時間t內(nèi)所有粒子的均方位移，可將t設(shè)為Ι/lOOs ；
D為粒子擴(kuò)散系數(shù)，k為波爾茲曼(Boltzmann)常數(shù)；
T為熱力學(xué)溫度，B=C/3 π ndp稱為粒子遷移率，它表示在單位驅(qū)近動力作用下的運(yùn)動速度；
C為庫寧漢(Cunningham)修正系數(shù)；
η為介質(zhì)的動力粘度；
dp為粒子直徑。
通過上述兩個式子可知:分析粉塵顆粒的荷電凝聚和碰撞范圍，超過一定的范圍粒子就不會發(fā)生碰撞，只有在某一特定的距離內(nèi)粒子才會發(fā)生碰撞。
進(jìn)一步的，根據(jù)交變電場的電場強(qiáng)度、荷電粒子的荷電量等信息即可得到荷電粒子的電場力、庫侖力等受力情況。
步驟S103:當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場，使所述荷電粒子的受力情況改變，進(jìn)而使荷電粒子的運(yùn)動情況改變發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。
當(dāng)分析得到荷電粒子在交變電場中的受力情況不能滿足與其他荷電粒子碰撞凝并時，比如，該荷電粒子與其他荷電粒子的距離遠(yuǎn)，而在當(dāng)前的受力情況下，其運(yùn)動距離可能不足，不能與其他粒子發(fā)生碰撞，此時，需要使得荷電粒子的受力增大，運(yùn)動距離遠(yuǎn)，使其發(fā)生碰撞，通過調(diào)節(jié)交變電場，將施加到荷電粒子的電場力增大實(shí)現(xiàn)。
對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)可以包括:調(diào)節(jié)交變電場的頻率和/或強(qiáng)度。
由于所述荷電粒子的受力情況包括受力方向和受力大小，當(dāng)由于荷電粒子的受力方向使其的運(yùn)動方向與其他粒子的位置相背離，則需要改變荷電粒子的運(yùn)動方向也可通過改變交變電場的頻率進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)荷電粒子的受力情況滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，荷電粒子與其他粒子碰撞凝并，最終得到較長且穩(wěn)定的粒子串。
實(shí)施例2
但是在實(shí)際實(shí)施中，由于荷電粒子的受力情況比較復(fù)雜，所以本申請還提供了一種粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例2，在本實(shí)施例中，將荷電粒子的受力情況進(jìn)行分類，并依據(jù)分類進(jìn)行相應(yīng)的處理。
參見圖3示出了本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例2的流程圖，在圖1所示的流程圖中，步驟S103包括:
步驟S1031:依據(jù)分段規(guī)則將該荷電粒子的受力情況分為處于慣性區(qū)和處于黏性區(qū)；
在凝并過程中，隨著荷電粒 子的體積增大，其所受的電場力、重力等都會發(fā)生變化，因此根據(jù)分段規(guī)則，將體積較小的荷電粒子的受力情況定義為慣性區(qū)受力，將體積較大的荷電粒子的受力情況定義為黏性區(qū)受力。
而在不同的受力區(qū)，對凝并得到的粒子的破碎力也不同。
慣性區(qū)的破碎力表達(dá)式為:
AF OC^o1 dp1
黏性區(qū)的破碎力表達(dá)式為:(ε Λ
AF oc pw -2- d4\μ)
其中，P W表示電流體密度；
ε。表示單位電流體的能耗；
μ為凝并體與電流體的相對速度；
dP為粉塵凝并體的直徑。
在凝并過程中，只有荷電粒子凝并得到的顆粒分子之間的分子鍵的力大于破碎力時，該顆粒為穩(wěn)定的，也就是說，荷電粒子的碰撞為有效碰撞，能夠凝并。
實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí)際情況對慣性區(qū)和黏性區(qū)進(jìn)行劃分。
步驟S1032:當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于慣性區(qū)時，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足慣性區(qū)對應(yīng)的第一碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第一碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)；
荷電粒子的體積決定了其所處的受力區(qū)，當(dāng)所述荷電粒子為粉塵或是小凝并體時，該荷電粒子處于黏性區(qū)；而當(dāng)所述荷電粒子為較大的凝并體或是可視為較小的粒子串的幾個凝并體集合時，該荷電粒子處于慣性區(qū)。
而且，不同的受力區(qū)，使得荷電粒子碰撞條件不同，慣性區(qū)對應(yīng)的為第一碰撞條件，黏性區(qū)對應(yīng)的為第二碰撞條件。
因此，當(dāng)荷電粒子的受力情況處于慣性區(qū)時，對所述荷電粒子的受力情況進(jìn)行分析判斷的為第一碰撞條件，當(dāng)該荷電粒子的受力情況不滿足第一碰撞條件時，需要對荷電粒子的受力情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而對其運(yùn)動情況進(jìn)行調(diào)整，而荷電粒子的受力情況通過改變荷電粒子所處的交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
步驟S1033:當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于黏性區(qū)時，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足黏性區(qū)對應(yīng)的第二碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第二碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)。
當(dāng)荷電粒子的受力情況處于黏性區(qū)時，對所述荷電粒子的受力情況進(jìn)行分析判斷的為第二碰撞條件，當(dāng)該荷電粒子的受力情況不滿足第二碰撞條件時，需要對荷電粒子的受力情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而對其運(yùn)動情況進(jìn)行調(diào)整，而荷電粒子的受力情況通過改變荷電粒子所處的交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
實(shí)施例3
為了對荷電粒子的凝并成粒子串的過程進(jìn)行更加精確的控制，需要對其凝并的過程進(jìn)行監(jiān)測。所以本申請還提供了一種粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例3，在本實(shí)施例中，對荷電粒子的凝并過程進(jìn)行監(jiān)測。
參見圖4示出了本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例3的流程圖，在圖1所示的流程圖中，步驟S102后還包括:
步驟S104:對所述荷電粒子的受力情況以及運(yùn)動情況進(jìn)行動畫成像。
在對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝時，將拍攝得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動畫成像，并且在將計算得到該荷電粒子的受力情況對該成像動畫進(jìn)行標(biāo)注，展示當(dāng)前的該荷電粒子的受力情況以及在當(dāng)前情況下該荷電粒子的運(yùn)動情況。
在對荷電粒子進(jìn)行動畫成像的過程中，該荷電粒子與其他粒子碰撞凝并得到凝并體最終形成粒子串的過程也被顯示出來，在對荷電粒子所處的交變電場的調(diào)整過程中，更加直觀。
根據(jù)成像的圖像，還可用于測量粒子串的尺寸，具體為:用鼠標(biāo)捕捉屏幕像素，容易根據(jù)鼠標(biāo)所在位置的像素坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換(將屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為粒子坐標(biāo))，從而取得粒子串上任意一點(diǎn)在整個電場坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，得到測量結(jié)果。
與上述的本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法實(shí)施例相對應(yīng)的，本申請還提供了一種粉塵凝并粒子串過程的控制裝置實(shí)施例。
實(shí)施例1
參見圖5示出了本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:攝像設(shè)備101、計算器102和電場調(diào)節(jié)器103 ；
其中，所述攝像設(shè)備101用于利用粒子對光的散射原理，對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體；
所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體；
在PM凝聚過程中，粒子串的形成關(guān)鍵的將荷電粉塵凝并成強(qiáng)度和密度均較良好的凝并體，再由這樣的凝并體形成粒子串的會比較長而且穩(wěn)定。
電凝并是利用電場的作用，使荷電粉塵相互作用并凝聚在一起的過程，生成的凝并體不會被擊碎，凝并體會在電場的作用下不斷的生長，達(dá)到預(yù)期的凝并體粒徑。
由于粒子對光的散射作用，可采用專業(yè)的高速高感度的攝像設(shè)備對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝，該運(yùn)動軌跡是荷電粒子的受力情況表現(xiàn)。
荷電粒子在電場中的運(yùn)動情況包括:布朗運(yùn)動、流體運(yùn)動。布朗運(yùn)動引起異向凝聚；流體運(yùn)動是由荷電粒子間的庫侖力生成，引起同向凝聚。
荷電粒子的體積/重量越小，布朗運(yùn)動越強(qiáng)烈。當(dāng)荷電粉塵凝并得到荷電凝并體后，布朗運(yùn)動將會減緩。
其中，所述計算器102依據(jù)粒子串電場力模型的計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度，計算所述荷電粒子的荷電量和受力情況；
該計算規(guī)則包括:運(yùn)動軌跡分析規(guī)則和受力分析規(guī)則等。
計算器102采用運(yùn)動軌跡分析規(guī)則對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析計算，得到荷電粒子的運(yùn)動速度和方向，進(jìn)而根據(jù)電場力的計算規(guī)則對拍攝該運(yùn)動軌跡所用時間和電場的強(qiáng)度進(jìn)行計算，即可得知該荷電粒子的荷電量。
在實(shí)際應(yīng)用中，對所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析，當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者凝并得到荷電凝并體，所述荷電凝并體的荷電量為二者的荷電量之和；當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足大于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者不能碰撞。
根據(jù)兩個粒子之間的相對位置關(guān)系可知道是否能夠進(jìn)行碰撞。
當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置大于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可知為發(fā)生碰撞，不能凝并。
而當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足預(yù)設(shè)的距離范圍時，將兩個荷電粒子的碰撞視為非彈性碰撞，因此本次碰撞為有效的碰撞，能夠凝并，兩個粒子凝并得到的凝并體的荷電量為兩個粒子的荷電量之和。
該預(yù)設(shè)的距離范圍根據(jù)實(shí)際情況中的粒子大小進(jìn)行規(guī)定。
進(jìn)一步的，計算器102根據(jù)交變電場的電場強(qiáng)度、荷電粒子的荷電量等信息即可得到荷電粒子的電場力、庫侖力等受力情況。
其中，所述電場調(diào)節(jié)器103用于當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場，使所述荷電粒子的受力情況改變，進(jìn)而使荷電粒子的運(yùn)動情況改變發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。
當(dāng)分析得到荷電粒子在交變電場中的受力情況不能滿足與其他荷電粒子碰撞凝并時，比如，該荷電粒子與其他荷電粒子的距離遠(yuǎn)，而在當(dāng)前的受力情況下，其運(yùn)動距離可能不足，不能與其他粒子發(fā)生碰撞，此時，需要使得荷電粒子的受力增大，運(yùn)動距離遠(yuǎn)，使其發(fā)生碰撞，通過電場調(diào)節(jié)器103調(diào)節(jié)交變電場，將施加到荷電粒子的電場力增大實(shí)現(xiàn)。
電場調(diào)節(jié)器103對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)可以包括:調(diào)節(jié)交變電場的頻率和/或強(qiáng)度。
由于所述荷電粒子的受力情況包括受力方向和受力大小，當(dāng)由于荷電粒子的受力方向使其的運(yùn)動方向與其他粒子的位置相背離，則需要改變荷電粒子的運(yùn)動方向也可通過電場調(diào)節(jié)器103對交變電場的頻率進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)荷電粒子的受力情況滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，荷電粒子與其他粒子碰撞凝并，最終得到較長且穩(wěn)定的粒子串。
實(shí)施例2
但是在實(shí)際實(shí)施中，由于荷電粒子的受力情況比較復(fù)雜，所以本申請還提供了一種粉塵凝并粒子串過程的控制裝置實(shí)施例2，在本實(shí)施例中，電場調(diào)節(jié)器將荷電粒子的受力情況進(jìn)行分類，并依據(jù)分類進(jìn)行相應(yīng)的處理。
參見圖6示出了本申請?zhí)峁┑囊环N粉塵凝并粒子串過程的控制裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖5所示的流程圖中，電場調(diào)節(jié)器103包括:分段模塊1031、第一調(diào)節(jié)模塊1032和第二調(diào)節(jié)模塊1033 ；·
根據(jù)dP (粉塵凝并體的直徑)的大小，可將該荷電凝并體的受力情況分為其是處于慣性區(qū)還是處于黏性區(qū)，并當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于慣性區(qū)時觸發(fā)第一調(diào)節(jié)模塊1032，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于黏性區(qū)時觸發(fā)第二調(diào)節(jié)模塊1033 ；
在凝并過程中，隨著荷電粒子的體積增大，其所受的電場力、重力等都會發(fā)生變化，因此分段模塊1031根據(jù)分段規(guī)則，將體積較小的荷電粒子的受力情況定義為慣性區(qū)受力，將體積較大的荷電粒子的受力情況定義為黏性區(qū)受力。
而在不同的受力區(qū)，對凝并得到的粒子的破碎力也不同。
慣性區(qū)的破碎力表達(dá)式為:
權(quán)利要求
1.一種粉塵凝并粒子串過程的控制方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于交變電場中異極性荷電粉塵的凝并過程，該方法包括: 對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體； 依據(jù)粒子串電場力模型的計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度，計算所述荷電粒子的荷電量和受力情況； 當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場，使所述荷電粒子的受力情況改變，進(jìn)而使荷電粒子的運(yùn)動情況改變發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場包括: 依據(jù)分段規(guī)則將該荷電粒子的受力情況分為處于慣性區(qū)和處于黏性區(qū)； 當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于慣性區(qū)時，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足慣性區(qū)對應(yīng)的第一碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第一碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于黏性區(qū)時，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足黏性區(qū)對應(yīng)的第二碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第二碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)包括:調(diào)節(jié)交變電場的頻率和/或強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述荷電粒子的受力情況包括受力方向和受力大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，依據(jù)粒子串電場力模型的第一計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡，計算所述荷電粒子的荷電量包括: 對所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析，當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者凝并得到荷電凝并體，所述荷電凝并體的荷電量為二者的荷電量之和； 當(dāng)所述荷電粒子與任一荷電粒子的相對位置滿足大于預(yù)設(shè)的距離范圍時，可判定所述二者未碰撞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 對所述荷電粒子的受力情況以及運(yùn)動情況進(jìn)行動畫成像。
7.一種粉塵凝并粒子串過程的控制裝置，其特征在于，包括: 攝像設(shè)備，用于利用粒子對光的散射原理，對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；所述荷電粒子包括:荷電粉塵和由荷電粉塵碰撞凝并得到的凝并體； 計算器，用于依據(jù)粒子串電場力模型的計算規(guī)則以及所述荷電粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度，計算所述荷電粒子的荷電量和受力情況； 電場調(diào)節(jié)器，用于當(dāng)所述荷電粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)所述交變電場，使所述荷電粒子的受力情況改變，進(jìn)而使荷電粒子的運(yùn)動情況改變發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述電場調(diào)節(jié)器包括: 分段模塊，用于依據(jù)分段規(guī)則將該荷電粒子的受力情況分為處于慣性區(qū)和處于黏性區(qū)，并當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于慣性區(qū)時觸發(fā)第一調(diào)節(jié)模塊，當(dāng)所述荷電粒子的受力情況為處于黏性區(qū)時觸發(fā)第二調(diào)節(jié)模塊； 第一調(diào)節(jié)模塊，用于當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足慣性區(qū)對應(yīng)的第一碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第一碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)； 第二調(diào)節(jié)模塊，用于當(dāng)所述荷電粒子的受力情況不滿足黏性區(qū)對應(yīng)的第二碰撞條件時，依據(jù)所述荷電粒子的受力情況和第`二碰撞條件對所述交變電場進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N粉塵凝并粒子串過程的控制方法和裝置，應(yīng)用于交變電場中異極性荷電粉塵凝并過程，包括對荷電粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行拍攝；荷電粒子包括荷電粉塵和荷電粉塵凝并得到的凝并體；依據(jù)粒子串電場力模型計算規(guī)則、粒子的運(yùn)動軌跡和交變電場的電場強(qiáng)度計算粒子的荷電量和受力情況；當(dāng)粒子在交變電場中的受力情況不滿足碰撞凝并成粒子串的條件時，調(diào)節(jié)交變電場，使粒子的受力情況改變，改變粒子的運(yùn)動情況使其發(fā)生凝并成粒子串的碰撞。采用該方法和裝置，通過粒子串電場力模型對粉塵的凝并過程進(jìn)行分析計算，根據(jù)分析結(jié)果對電場進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)荷電粉塵的運(yùn)動，使粉塵凝并成較長且穩(wěn)定的粒子串，無需擾流，對后續(xù)的除塵裝置氣流不影響。
文檔編號B03C3/01GK103143440SQ201310085319
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者莊蒙蒙, 孔春林, 郭炎鵬, 朱繼保, 沈波, 任燕, 姜建飛, 梁松平, 俞平 申請人:杭州天明環(huán)保工程有限公司