文氏管构造和工作原理.docVIP

电子仪器 KM9K 　　煤气经过半精细除尘之后，仍有一部分灰尘悬浮于煤气中，由于所剩灰尘颗粒更细，不能被洗涤喷水所湿润，必须用强大的外加力量来使其凝聚成大颗粒而与煤气分离，达到精洗的目的，称为精细除尘。 　　精细除尘的设备有：文氏管、电除尘器和洗涤机等。由于静电除尘器和洗涤机结构复杂，耗电量大，现已不被采用。 　　文氏管作为高炉煤气精细除尘设备广泛被采用。只要是有足够的压力，文氏管完全可以把煤气含尘净化到20mg/m3(标准状态)以下。文氏管的构造如图8-6所示。它由收缩管、喉口和扩张管等部分组成。一般在收缩管前设右两层喷水管，在收缩管中心设有一个喷嘴。 文氏管的除尘原理与滋流文氏管相同，只是煤气通过喉口的流速更大，水和煤气的扰动也更为剧烈，因此，能使更细颗粒的灰尘被湿润而凝聚并与煤气分离，以达到精细防尘的目的。 当光线通过不均匀介质时，会发生偏离其直线传播方向的散射现象，它是由吸收、反射、折射、透射和衍射的共同作用引起的。散射光形式中包含有散射体大小、形状、结构以及成分、组成和浓度等信息。因此，利用光散射技术可以测量颗粒 的粒径大小。 由激光器(一般为He-Ne激光器或半导体激光器)发出的光束。经空间滤波器和扩束透镜后，得到了一个平行单色光束，该光束照射到由分散系统传输过来的颗粒样品后发生散射现象。研究表明，散射光的角度和颗粒直径成反比，散射光强随角度的增加呈对数衰减。这些散射光经傅立叶透镜后成像在排列有多环光电探测器的焦平面上。多环探测器上的中央探测器用来测定样品的体积浓度，外围探测器用来接收散射光的能量并转换成电信号，而散射光的能量分布与颗粒粒度分布直接相关。通过接收和测量散射光的能量分布就可以反演得出颗粒的粒度分布特征。 二散射理论的发展史 激光粒度仪主要依据Fraunhofer衍射和Mie散射两种光学理论。下面就激光粒度仪散射理论的发展历史作简要阐述： 散射理论的研究开始于上一世纪的70年代。1871年，瑞利(LordRayleigh)首先提出了著名的瑞利散射定律，并用电子论的观点解释了光散射的本质[1]。瑞利散射定律的适用条件是散射体的尺寸要比光波波长小。1908年，米氏(G.Mie)通过电磁波的麦克斯韦方程，解出了一个关于光散射的严格数学解，得出了任意直径、任意成分的均匀粒子的散射规律，这就是著名的米氏理论[2]。1957年，H.C.VandeHulst出版了关于微小粒子光散射现象的专著，总结了粒子散射的普遍规律，受到科技界人士的广泛注意，这本专著被认为是光散射理论领域的经典文献[3]。1969年，M.Kerker系统论述了光及电磁波散射的一般规律，为散射理论的进一步发展做出了贡献[4]。1983年，C.F.Bohren，O.R.Huffman综合前人的成果，又发表了关于微小粒子对光散射及吸收的一般规律，更全面地解释了光的各种散射现象[5]。至此，散射理论的体系建立起来了。 1976年J.Swithenbank等人利用米氏理论在时(d为散射粒子的直径，lambda;为光波波长)的近似式夫琅和费(Franhofer)衍射理论发展了激光粒度仪[6]，开辟了散射理论在计量测试中的又一新领域。由于光散射法适用范围宽，测量时不受颗粒光学特性及电学特性参数的影响，因此在随后的三十年时间内已成为粒度计量中最为重要的方式之一。 三散射理论的介绍 1.瑞利散射定律 1871年，瑞利首先从理论上解释了光的散射现象，并通过对远小于光波波长的微小粒子散射进行了精密的研究，得出了著名的瑞利散射定律，这就是散射光强度与入射光波长的四次方成反比，即:Iscaasymp;1/lambda;4式中，Isca为相应于某一观察方向(与入射光成theta;角)的散射光强度，lambda;为入射光的波长。瑞利认为，一束光射入散射介质后，将引起散射介质中每个分子作强迫振动。这些作强迫振动的分子将成为新的点光源，向外辐射次级波。这些次级波与入射波叠加后的合成波就是在散射介质中传播的折射波。对均匀散射介质来说，这些次波是相干的，其干涉的结果，只有沿折射光方向的合成波才加强，其余方向皆因干涉而抵消，这就是光的折射。如果散射介质出现不均匀性，破坏了散射体之间的位置关系，各次波不再是相干的，这时合成波折射方向因干涉而加强的效果也随之消失，也就是说其它方向也会有光传播，这就是散射[1]。 2.米氏散射 Mie散射1908年G.Mie[7]在电磁理论的基础上，对平面单色波被位于均匀散射介质中具有任意直径及任意成分的均匀球体的散射得出了严格数学解。根据Mie散射理论[8]，介质中的微小颗粒对入射光的散射特性与散射颗粒的粒径大小、相对折射率、入射光的光强、波长和偏振度以及相对观察方向(散射角)有关。激光粒度仪正是通过对散射光的不