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粉末冶金微孔过滤器及其再生技术(3)

作者：管理员 发表时间：2010-5-21 9:31:05 阅读：次
 3.2　过滤机理
    采用镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)等材料,使用粉末冶金技术可制成微孔过滤器。其基本技术参数:
    使用温度: 850±50℃
    系统阻力: 800~2 800 Pa
    除尘效率: 99. 5%
    使用粉末冶金微孔过滤器,当含微粒气体单向通过微孔过滤器时,其微粒过滤机理[2]主要有下列几种:
    ①截留　粒子到微孔的距离小于粒子的半径时,流动过程中被微孔所捕获;

 


    ②在微孔附近气流流线发生弯曲,由于粒子的惯性,粒子将不随从流线的弯曲而射向微孔材料并沉降在其表面,显然随粒子直径的增大和气流速度的增加,惯性沉降作用也随之增大;

    ③扩散沉降　由于布朗运动,粒子的运动轨迹不与气体流线一致,粒子从气流中可以扩散到粉末冶金微孔材料上并沉降在其表面,粒子直径越小,布朗运动越显著,扩散沉降效率也增加;

    ④重力沉降　由于重力影响,粒子有一定的沉降速度,结果粒子的轨迹偏离气体流向,从而接触到粉末冶金微孔材料表面而沉降;

    ⑤静电沉降　粉末冶金微孔材料中的金属微粒和流经过滤器的粒子都可能带电荷,由于电荷间库仑力的作用,也同样可以发生粒子在微孔材料表面的沉降。

    在正常过滤速度下,该项阻力一般和过滤气体速度呈较线性的关系,如图2中的曲线4所示。

    清洁状态时过滤器的阻力是指未过滤微尘前的阻力,由于设计的气流速度,属于气体的黏性流动区,其阻力与流速成正比,见图2中的曲线2所示。

    过滤器过滤微粒后,其上沉积有粉尘,从而产生附加的阻力,其阻力大小与微粒的厚度与性质有关,如图2中曲线3所示。


    在柴油机排气管道里设置通孔粉末冶金微孔过滤器对排气进行过滤收集排气烟粒,根据过滤器前后的压差,进行烟粒厚度的识别,接着进行运行的在线再生工作。

    3.4　再生控制设计

    由于粉末冶金微孔过滤器具有良好的导电特性,所以采用电涡流发热进行再生,使得其结构简单,且易控制。

    3.4.1　涡流再生发热的原理设计

    在一根导体外面绕上线圈,并把线圈通交流电,那么线圈就产生交变磁场,导体内会产生感应电动势。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合回路,所以在导体的圆周方向会产生感应电流,电流的方向沿导体的圆周方向转圈,就象一圈圈的漩涡,所以这种情况下产生的感应电流被称为涡电流。涡流与普通电流一样要放出焦耳热,利用涡流的热效应进行加热的方法称为感应加热[4]。


    由此可知:涡电流强度与交变电流的频率成正比,交变电流频率越高则发热越多。因此可以通过调节交流电的大小来控制涡电流的大小,从而控制粉末冶金微孔过滤器的外部温度以实现再生。

    利用柴油机上电源并设置一控制电路,可以实现微孔过滤器线圈的通电。

    这种方法的优点是电流易于控制,从而温度易于控制,再生速度能够提高。

    3.4.2　再生控制结构及原理设计

    粉末冶金微孔过滤器涡流再生控制的设计思想如图3所示。

    在发动机排气管道设置两个通道,每个通道安装一套粉末冶金微孔过滤器及其再生装置,其中包括温度传感器、压力传感器及涡流再生微孔过滤器。

    其过滤再生原理设计是:根据排气道压力差的大小决定是否启动涡流再生系统,根据微孔过滤器温度的高低决定通电时间的大小、次数及涡流频率,即控制涡流发热量的程度,烧去过滤器内的沉积排气微粒。


    4　小结

    本文在分析目前柴油机微粒过滤器的特点及再生技术的基础上,提出了用粉末冶金材料作为柴油机微粒过滤器的过滤材料,并设计了粉末冶金微孔过滤器的涡流再生结构及原理。它具有以下特点:

    1)通孔粉末冶金微孔过滤器系统允许阻力大,过滤能力强;

    2)再生是采用在粉末冶金微孔过滤器上设置导线,按照排气道压力差大小的方式控制涡流的大小进行,这种方式易布置及实现、电流大小易控制、再生速度能够提高且粉末冶金微孔过滤器不会因热量而破碎、电加热不会产生二次污染等特点,比蜂窝陶瓷过滤器有更强的适应性;

    3)采用两套并联的通孔粉末冶金微孔过滤器及再生装置避免了过滤器过大。

    目前,该设计方案在学院和企业正联合进行试制、试验,并根据其结果确定下一步工作。