CN104785374B - 一种电除尘器性能检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电除尘器性能检测方法及装置，用于节约时间和人力，并实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。本发明实施例方法包括：检测装置根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；所述检测装置对所述几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；所述检测装置导入数学模型并输入模型参数，通过处理后的几何模型使用有限体积法对所述模型参数进行数值计算得到所述电除尘器的性能参数。本发明实施例还公开了一种检测装置，用于节约时间和人力，并实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

Description

一种电除尘器性能检测方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及工业技术领域，尤其涉及一种电除尘器性能检测方法及装置。

背景技术

电除尘器是工业废气除尘的有效设备，广泛应用于火力发电、冶金、炼钢、造纸、水泥生产等除尘过程。它通过气体电离使粉尘颗粒荷电，在电场力作用下荷电粉尘颗粒向收尘极板运动并在收尘极板被收集，从而使得烟气得到净化，具有处理粒烟气量大、阻力小、能耗低、操作稳定等优点。

从世界上第一台电除尘器投入工业应用至今已有一百多年的历史了，在这一百多年时间里，电除尘理论得到了充分发展，电除尘系统的供电型式、极配型式、振打方式等也取得了长足的进步，使电除尘器的除尘效率大大提升。但是，目前工程技术人员还主要依赖经验和借助于多依奇经典公式等对电除尘器进行设计，对于设计的电除尘器性能如伏安特性、除尘功率、电晕功率等难以在设计阶段进行较准确的预估。

现有技术采用传统的实验测试方法对电除尘器性能进行检测。

但是，由于是通过实验的方法进行检测，所以只能针对已投运的电除尘器进行性能检测，具有很大的局限性，而且实验测试需要耗费大量的时间和人力。

发明内容

本发明实施例提供了一种电除尘器性能检测方法及装置，用于节约时间和人力，并实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

本发明实施例提供一种电除尘器性能检测方法，包括：

检测装置根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

所述检测装置对所述几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

所述检测装置导入数学模型并输入模型参数，通过处理后的几何模型使用有限体积法对所述模型参数进行数值计算得到所述电除尘器的性能参数。

可选地，所述数学模型包括：电场模型、粉尘比电阻模型、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型；

所述模型参数包括：电压、水分体积含量、原子浓度、飞灰介电常数、温度、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

所述性能参数包括：电场分布、伏安特性、电晕功率、反电晕形成电压及除尘效率。

可选地，所述检测装置导入数学模型并输入模型参数，通过处理后的几何模型使用有限体积法对所述模型参数进行数值计算得到所述电除尘器的性能参数包括：

所述检测装置导入电场模型及粉尘比电阻模型，并输入第一模型参数，所述第一模型参数包括所述电压、水分体积含量、原子浓度及温度；

所述检测装置根据电场模型及粉尘比电阻模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第一模型参数进行电场数值计算得到所述电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压；

所述检测装置导入飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型，并输入第二模型参数，所述第二模型参数包括所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

所述检测装置根据飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到所述除尘效率。

可选地，所述检测装置根据电场模型及粉尘比电阻模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第一模型参数进行电场数值计算得到所述电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压包括：

所述检测装置根据粉尘比电阻模型对所述水分体积含量、原子浓度及温度进行数值计算得到粉尘总比电阻；

所述检测装置根据所述电场模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述电压、所述温度、所述水分体积含量及所述粉尘总比电阻进行电场数值计算得到电场分布、空间电荷分布及伏安特性；

所述检测装置根据所述伏安特性进行计算得到电晕功率及反电晕形成电压值。

可选地，所述检测装置根据所述飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到除尘效率包括：

所述检测装置根据所述电场分布、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述温度、所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量进行电场和流场耦合数值计算得到不同粒径颗粒的运动轨迹及电除尘效率；

所述检测装置根据所述电除尘效率进行计算得到总除尘效率。

可选地，所述电场模型根据如下方程组建立：

▽²V＝-ρ_ion/ε₀；

▽·(ρ_ionbE)＝0；

E＝-▽V；

J＝bρ_ionE；

b(T)＝b₀(T/23.16)^β；

$b_0=2.092\×{10}^{-4}\exp [-{\left(\frac{{\mathrm{mf}}_{H_{2}O}}{16.29}\right)}^{0.261}];$

$\mathrm{\β}=1.43+\ln {(1+\frac{{\mathrm{mf}}_{H_{2}O}}{1.1425})}^{0.6};$

$E_0=2.72\×{10}^6\mathrm{\δ}(1+\frac{0.054\left[m^{0.5}\right]}{\sqrt{\mathrm{\δr}}})[V/m];$

$\mathrm{\δ}=\frac{P{T}_0}{p_{0}T};$

ρ₀＝abε₀E₀(E-E₀)，E≥E₀；

ΔV＝J_dustρ_dustd；

所述V为电势，单位为伏；所述ρ_ion为空间电荷密度，单位为库伦每立方米；所述ε⁰为介电常数，单位为法拉每米；所述b为离子迁移率，单位为平方米每秒乘以伏；所述E为电场，单位为伏每米；所述J为收尘极板的电流密度，单位为安每平方米；所述T为温度，单位为开尔文；为水的质量分数；所述E₀为起晕场强，单位为伏每米；所述δ为相对密度；所述P为实际气体压强，单位为帕；所述T₀为标态温度，等于273开尔文；所述P₀为标态气体压强，等于101325帕；所述r为电晕极曲率半径，单位为米；所述ρ₀为电晕区电荷密度，单位为库伦每立方米；所述a为经验常数，等于0.05秒每米的平方；所述ΔV为电除尘器形成粉尘层产生的电压降，单位为伏；所述J_dust为粉尘层电流密度，其值与收尘极板的电流密度相同；所述d为粉尘厚度，单位为米。

可选地，所述粉尘比电阻模型根据如下方程组建立：

ρ_v＝exp(3.62876-1.89161lnX-0.9696lnY+1.237lnZ-0.069078×10^-5E+9980.58/T)；

ρ_s＝exp(27.59774-2.233348lnX-0.00176W-0.069078×10^-5E-0.00073895Wexp(2303.3/T))；

$\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{dust}}}=\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_v}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_s};$

所述ρ_v为体积比电阻，单位为欧姆乘以米；所述ρ_s为表面比电阻，单位为欧姆乘以米；所述ρ_dust为粉尘总比电阻；所述X为锂和钠的原子浓度；所述Y为铁的原子浓度；所述Z为镁和钙的原子浓度；所述T为温度，单位为开尔文；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述W为水分体积含量。

可选地，所述烟气流动模型根据如下方程组建立：

▽·(ρ_fU)＝0；

$\▿\·({\mathrm{\ρ}}_{f}U\⊗U)=\▿\·(P+\frac{2}{3}{\mathrm{\ρ}}_{f}k)+\▿\·\left[(\mathrm{\μ}+{\mathrm{\μ}}_t)(\▿U+{(\▿U)}^T)\right]+{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ion}}E;$

$\mathrm{\μ}=26.69\frac{\sqrt{\mathrm{nT}}}{\mathrm{\Ω}\left(T\right){\mathrm{\σ}}^2};$

$\mathrm{\σ}=0.809\sqrt[3]{V_c};$

$\mathrm{\Ω}=A{\left(T^{*}\right)}^B+{\mathrm{Ce}}^{{\mathrm{DT}}^{*}}+{\mathrm{Ee}}^{{\mathrm{FT}}^{*}};$

所述ρ_f为烟气密度，单位为千克每立方米；所述U为烟气流动速度，单位为米每秒；所述k为湍流动能，单位为秒每米的平方；所述μ为气体动力粘度，单位为牛顿乘以秒每平方米；所述μ_t为湍流粘度，单位为牛顿乘以秒每平方米；所述n为气体摩尔质量，单位为克每摩尔；所述σ为碰撞直径，单位为米，所述Ω为碰撞函数；所述V_c为气体临界摩尔体积，等于92.35立方厘米每摩尔；

所述A＝1.16145，B＝-0.14874，C＝0.52487，D＝-0.7732，E＝2.16178，F＝-2.43787，所述T_c为气体临界温度，等于132.4开尔文。

可选地，所述颗粒运动模型根据如下方程组建立：

$m_p\frac{d{u}_p}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{8}{C}_D\mathrm{\π}{d}_p^2{\mathrm{\ρ}}_f|u_f-u_p|(u_f-u_p)+\frac{1}{6}\mathrm{\π}{d}_p^{3}g({\mathrm{\ρ}}_p\_{\mathrm{\ρ}}_f)+\mathrm{qE}+F_{\mathrm{dis}};$

$C_D=\frac{24}{C_c{\mathrm{Re}}_p}(1+0.15{\mathrm{Re}}_p^{0.687});$

$C_c=1+\frac{2\mathrm{\λ}}{{\mathrm{\ρ}}_p}(1.257+0.4\exp (-\frac{1.1d_p}{2\mathrm{\λ}}));$

$\mathrm{\λ}=\frac{k_{B}T}{\sqrt{2}\mathrm{\π}{d}_{\mathrm{mol}}^{2}P};$

所述m_p为颗粒质量，单位为千克；所述u_p为颗粒速度，单位为米每秒；t为时间，单位为秒；所述π为圆周率；所述d_p为颗粒直径，单位为米；所述u_f为气流速度，单位为米每秒；所述g为重力加速度，单位为米每秒的平方；所述ρ_f为烟气密度，单位为千克每立方米；所述ρ_p为颗粒密度，单位为千克每立方米；所述q为颗粒荷电量，单位为库伦；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述F_dis为扩散力，单位为牛顿；所述Re_p为颗粒雷诺数；所述C_c为坎宁安修正系数；所述k_B为玻尔兹曼常数，单位为焦耳每开尔文；所述d_mol为气体分子直径，单位为米；所述T为温度，单位为开尔文；所述P为实际气体压强，单位为帕。

可选地，所述颗粒荷电模型根据如下方程组建立：

$\frac{\mathrm{dv}}{d{\mathrm{\&tau;}}_q}=\left\{\begin{array}{c}f\left(w\right)\frac{v-3w}{\exp (v-3w)-1},v>3w\\ \frac{3w}{4}{(1-\frac{v}{3w})}^2+f\left(w\right),-3w\&le;v\&le;3w\\ -v+f\left(w\right)\frac{-v-3w}{\exp (-v-3w)-1},v<-3w\end{array}\right.;$

$v=\frac{q{q}_e}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&epsiv;}}_0{d}_p{k}_{B}T};$

$w=\frac{k_p}{k_p+2}\frac{E{d}_p{q}_e}{2k_{B}T};$

${\mathrm{\&tau;}}_q=\frac{b{p}_{\mathrm{ion}}t}{{\mathrm{\&epsiv;}}_0};$

$f\left(w\right)=\left\{\begin{array}{c}{(w+0.475)}^{-0.575},w\&GreaterEqual;0.525\\ 1,w<0.525\end{array}\right.;$

$k_p^{1/3}=\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{v}_i{k}_i^{1/3};$

所述q为颗粒荷电量，单位为库伦；所述q_e为单位离子电荷，单位为库伦；所述ε₀为介电常数，单位为法拉每米；所述d_p为颗粒直径，单位为米；所述T为温度，单位为开尔文；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述k_B为玻尔兹曼常数。

所述b为离子迁移率，单位为平方米每秒乘以伏；所述ρ_ion为空间电荷密度，单位为库伦每立方米；所述t为时间，单位为秒；所述k_p为颗粒介电常数；所述k_i为飞灰原子的介电常数；所述v_i为飞灰原子的质量分数。

本发明实施例还提供一种检测装置，包括：

建立模块，用于根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

第一处理模块，用于对所述建立模块建立的几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

第二处理模块，用于导入数学模型并输入模型参数，通过所述处理模块处理后的几何模型使用有限体积法对所述模型参数进行数值计算得到所述电除尘器的性能参数。

可选地，所述数学模型包括：电场模型、粉尘比电阻模型、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型；

所述模型参数包括：电压、水分体积含量、原子浓度、飞灰介电常数、温度、飞灰颗粒粒径、颗粒浓度及气流入口质量流量；

所述性能参数包括：电场分布、伏安特性、电晕功率、反电晕形成电压及除尘效率。

可选地，所述第二处理模块包括：

第一输入单元，用于导入电场模型及粉尘比电阻模型，并输入第一模型参数，所述第一模型参数包括所述电压、水分体积含量、原子浓度及温度；

第一计算单元，用于根据所述电场模型及粉尘比电阻模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第一模型参数进行电场数值计算得到所述电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压；

第二输入单元，用于导入飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型，并输入第二模型参数，所述第二模型参数包括所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

第二计算单元，用于根据所述飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到所述除尘效率。

可选地，所述第一计算单元包括：

第一计算子单元，用于根据所述粉尘比电阻模型对所述水分体积含量、原子浓度及温度进行数值计算得到粉尘总比电阻；

第二计算子单元，用于根据所述电场模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述电压、所述温度、所述水分体积含量及所述第一计算子单元得到的所述粉尘总比电阻进行电场数值计算得到电场分布、空间电荷分布及伏安特性；

第三计算子单元，用于根据所述第二计算子单元得到的所述伏安特性进行计算得到电晕功率及反电晕形成电压值。

可选地，所述第二计算单元包括：

第四计算子单元，用于根据所述第二计算子单元得到的电场分布、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述温度、所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量进行电场和流场耦合数值计算得到不同粒径颗粒的运动轨迹及电除尘效率；

第五计算子单元，用于根据所述第四计算子单元得到的所述电除尘效率进行计算得到总除尘效率。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中，检测装置可以根据电除尘器的结构建立几何模型，并对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理，然后导入数学模型并输入模型参数，通过有限体积法进行数值计算可以得到电除尘器的性能参数。也就是说，采用数值模拟方法对数学模型进行数值求解，根据求解得到的数值结果就能实现对电除尘器性能的检测，而不需要通过实验的方法进行检测，节约了时间和人力，又能实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

附图说明

图1是本发明实施例中电除尘器性能检测方法的一个实施例示意图；

图2是本发明实施例中电除尘器性能检测方法的另一实施例示意图；

图3是本发明实施例中检测装置的一个实施例示意图；

图4是本发明实施例中检测装置的另一实施例示意图；

图5是电除尘器内部电场通道几何结构示意图；

图6是T＝120℃时电除尘器的伏安特性曲线；

图7是T＝120℃时电场电力线和空间电荷密度分布示意图；

图8是不同颗粒粒径除尘效率。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电除尘器性能检测方法及装置，用于节约时间和人力，并实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

请参阅图1，本发明实施例中电除尘器性能检测方法的一个实施例包括：

101、检测装置根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

本发明实施例中，检测装置根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型。

102、检测装置对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

检测装置对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理。

103、检测装置导入数学模型并输入模型参数，通过处理后的几何模型使用有限体积法对模型参数进行数值计算得到电除尘器的性能参数。

检测装置处理完几何模型后，检测装置导入数学模型并输入模型参数，通过处理后的几何模型使用有限体积法对模型参数进行数值计算得到电除尘器的性能参数。

本发明实施例中，检测装置可以根据电除尘器的结构建立几何模型，并对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理，然后导入数学模型并输入模型参数，通过有限体积法进行数值计算可以得到电除尘器的性能参数。也就是说，采用数值模拟方法对数学模型进行数值求解，根据求解得到的数值结果就能实现对电除尘器性能的检测，而不需要通过实验的方法进行检测，节约了时间和人力，又能实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

为了便于理解，下面以对本发明实施例中电除尘器性能检测方法进行详细描述，请参阅图2，本发明实施例电除尘器性能检测方法的另一实施例包括：

201、检测装置根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

本发明实施例中，检测装置根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型。需要说明的是，该几何模型包括电晕极参数、收尘板间距或烟气速度，还可以包括其他参数，具体此处不作限定。检测装置可以通过ANSYS CFD软件建立几何模型，还可以通过其他软件建立几何模型，具体此处不作限定。

202、检测装置对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

检测装置对几何模型进行网格划分，并设定边界条件。需要说明的是，检测装置还可以对网格进行加密等其他处理，具体此处不作限定。

203、检测装置导入电场模型及粉尘比电阻模型，并输入第一模型参数；

检测装置导入电场模型及粉尘比电阻模型，并输入第一模型参数，第一模型参数包括电压、水分体积含量、原子浓度及温度。需要说明的是，原子浓度可以通过检测装置对飞灰成分进行计算得到的，也可以通过其他方式对飞灰成分进行计算得到。

还需要说明的是，电场模型的建立基于电除尘器的物理过程：

电场的基本控制方程—泊松方程和电流连续方程：

▽²V＝-ρ_ion/ε₀； (1)

▽·(ρ_ionbE)＝0； (2)

E＝-▽V； (3)

J＝bρ_ionE； (4)

V为电势，单位为伏；ρ_ion为空间电荷密度，单位为库伦每立方米；ε₀为介电常数，单位为法拉每米；b为离子迁移率，单位为平方米每秒乘以伏；E为电场，单位为伏每米；J为收尘极板的电流密度，单位为安每平方米；

考虑到温度和水分的影响，离子迁移率采用Lawless和Sparks公式：

b(T)＝b₀(T/23.16)^β； (5)

其中，根据实验数据拟合得到：

$b_0=2.092\&times;{10}^{-4}\exp [-{\left(\frac{{\mathrm{mf}}_{H_{2}O}}{16.29}\right)}^{0.261}];---\left(6\right)$

$\mathrm{\&beta;}=1.43+\ln {(1+\frac{{\mathrm{mf}}_{H_{2}O}}{1.1425})}^{0.6};---\left(7\right)$

T为温度，单位为开尔文；为水的质量分数，可以根据水分体积分数计算得到；

电场起晕场强E₀采用Peek方程计算：

$E_0=2.72\&times;{10}^6\mathrm{\&delta;}(1+\frac{0.054\left[m^{0.5}\right]}{\sqrt{\mathrm{\&delta;r}}})[V/m];---\left(8\right)$

$\mathrm{\&delta;}=\frac{P{T}_0}{p_{0}T};---\left(9\right)$

δ为相对密度，即实际状态气体密度与标态密度之比；P为实际气体压强，单位为帕；T₀为标态温度，等于273开尔文；p₀为标态气体压强，等于101325帕；r为电晕极曲率半径，单位为米。

电晕区的电荷密度ρ₀通过可以如下公式计算：

ρ₀＝abε₀E₀(E-E₀)，E≥E₀； (10)

a为经验常数，等于0.05秒每米的平方；

当收尘极板上无粉尘时，电除尘器最大工作电压决定于电场击穿电压。当收尘极板上最大场强达到相应位置的起晕场强，即可认为电场击穿。收尘极板的曲率半径r＝∞，其起晕场强E_0(r＝∞)为：

因此当收尘极板为无粉尘时，收尘极板最大场强E_plate-max≥E_0(r＝∞)时，电场击穿。

当在收尘极板上形成粉尘层时，电除尘器的最大工作电压受电场击穿和反电晕双重限制。收尘极板上形成的粉尘层会产生电压降，使电除尘器的实际工作电压下降ΔV：

ΔV＝J_dustρ_dustd； (13)

J_dust为粉尘层电流密度，其值与收尘极板的电流密度相同；d为粉尘厚度，单位为米。

是否产生反电晕决定于粉尘层间的最大电场强度E_dust-max，当电场尚未击穿而粉尘层最大场强E_dust-max超过粉尘介电场强E_b时，反电晕形成；当电场击穿而粉尘最大场强E_dust-max尚未超过粉尘介电场强E_b时，反电晕不能形成。

所以反电晕形成的条件为：

E_plate-max＜E_0(r＝∞)； (14)

E_dust-max≥E_b； (15)

E_dust＝j_dustρ_dsut； (16)

E_dust为粉尘层的场强，单位为伏安每米；E_dust-max为粉尘层的最大场强，单位为伏安每米；E_b为粉尘层介电强度，为2.2×10⁵至1.8×10⁶伏安每米。

粉尘比电阻模型通过如下方程组建立：

${\mathrm{\&rho;}}_v=\exp \left(\begin{array}{c}3.62876-1.89161\ln X-0.9696\ln Y+1.237\ln Z\\ -0.069078\&times;{10}^{-5}E+9980.58/T\end{array}\right);---\left(17\right)$

${\mathrm{\&rho;}}_s=\exp \left(\begin{array}{c}27.59774-2.2333481\ln X-0.00176W-0.069078\&times;{10}^{-5}E\\ -0.00073895W{\exp }^{}(2303.3/T)\end{array}\right);---\left(18\right)$

$\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{dust}}}=\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_v}+\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_s};---\left(19\right)$

ρ_v为体积比电阻，单位为欧姆乘以米；ρ_s为表面比电阻，单位为欧姆乘以米；ρ_dust为粉尘总比电阻；X为锂和钠的原子浓度；Y为铁的原子浓度；Z为镁和钙的原子浓度；T为温度，单位为开尔文；E为电场强度，单位为伏每米；W为水分体积含量。

204、检测装置根据电场模型及粉尘比电阻模型通过处理后的几何模型使用有限体积法对第一模型参数进行电场数值计算得到电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压；

检测装置根据电场模型及粉尘比电阻模型通过处理后的几何模型使用有限体积法对第一模型参数进行电场数值计算得到电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压。具体可以通过以下方式实现：

检测装置根据粉尘比电阻模型对水分体积含量、原子浓度及温度进行数值计算得到粉尘总比电阻，根据电场模型通过处理后的几何模型使用有限体积法对电压、温度、水分体积含量及粉尘总比电阻进行电场数值计算得到电场分布、空间电荷分布及伏安特性，再根据伏安特性计算得到电晕功率及反电晕形成电压值。

需要说明的是，检测装置可以通过ANSY CFD软件使用有限体积法进行数值计算，还可以通过其他软件实现，具体此处不作限定。

205、检测装置导入飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型，并输入第二模型参数；

检测装置导入飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型，并输入第二模型，第二模型包括飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量。

需要说明的是，飞灰介电常数可以是通过检测装置对飞灰成分进行计算得到的，也可以通过其他方式对飞灰成分进行计算得到。

还需要说明的是，飞灰颗粒荷电模型的建立可以基于电除尘器的物理过程：

烟气流动遵循质量守恒方程和动量守恒方程：

▽·(ρ_fU)＝0； (20)

$\&dtri;\&CenterDot;({\mathrm{\&rho;}}_{f}U\&CircleTimes;U)=\&dtri;\&CenterDot;(P+\frac{2}{3}{\mathrm{\&rho;}}_{f}k)+\&dtri;\&CenterDot;\left[(\mathrm{\&mu;}+{\mathrm{\&mu;}}_t)(\&dtri;U+{(\&dtri;U)}^T)\right]+{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{ion}}E;---\left(21\right)$

ρ_f为烟气密度，单位为千克每立方米；U为烟气流动速度，单位为米每秒；k为湍流动能，单位为秒每米的平方；μ为气体动力粘度，单位为牛顿乘以秒每平方米；μ_t为湍流粘度，单位为牛顿乘以秒每平方米；

气体动力粘度μ与温度T的关系如下：

$\mathrm{\&mu;}=26.69\frac{\sqrt{\mathrm{nT}}}{\mathrm{\&Omega;}\left(T\right){\mathrm{\&sigma;}}^2};---\left(22\right)$

n为气体摩尔质量，单位为克每摩尔；σ为碰撞直径，单位为米；Ω(T)为碰撞函数；

为碰撞直径σ可以通过如下公式计算：

$\mathrm{\&sigma;}=0.809\sqrt[3]{V_c};---\left(23\right)$

V_c为气体临界摩尔体积，等于92.35立方厘米每摩尔；

碰撞函数的表达式如下：

$\mathrm{\&Omega;}\left(T\right)=A{\left(T^{*}\right)}^B+{\mathrm{Ce}}^{{\mathrm{DT}}^{*}}+{\mathrm{Ee}}^{{\mathrm{FT}}^{*}};---\left(24\right)$

A＝1.16145，B＝-0.14874，C＝0.52487，D＝-0.7732，E＝2.16178，F＝-2.43787，T_c为气体临界温度，等于132.4开尔文。

颗粒运动模型可以通过如下方程组建立：

$m_p\frac{d{u}_p}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{8}{C}_D\mathrm{\&pi;}{d}_p^2{\mathrm{\&rho;}}_f|u_f-u_p|(u_f-u_p)+\frac{1}{6}\mathrm{\&pi;}{d}_p^{3}g({\mathrm{\&rho;}}_p-{\mathrm{\&rho;}}_f)+\mathrm{qE}+F_{\mathrm{dis}};---\left(25\right)$

$C_D=\frac{24}{C_c{\mathrm{Re}}_p}(1+0.15{\mathrm{Re}}_p^{0.687});---\left(26\right)$

m_p为颗粒质量，单位为千克；u_p为颗粒速度，单位为米每秒；t为时间，单位为秒；π为圆周率；d_p为颗粒直径，单位为米；u_f为气流速度，单位为米每秒；g为重力加速度，单位为米每秒的平方；ρ_f为烟气密度，单位为千克每立方米；ρ_p为颗粒密度，单位为千克每立方米；q为颗粒荷电量，单位为库伦；E为电场强度，单位为伏每米；F_dis为扩散力，单位为牛顿；Re_p为颗粒雷诺数；C_c为坎宁安修正系数；

坎宁安修正系数C_c通过如下公式计算：

$C_c=1+\frac{2\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{\&rho;}}_p}(1.257+0.4\exp (-\frac{1.1d_p}{2\mathrm{\&lambda;}}));---\left(27\right)$

分子平均自由程：

$\mathrm{\&lambda;}=\frac{k_{B}T}{\sqrt{2}\mathrm{\&pi;}{d}_{\mathrm{mol}}^{2}P};---\left(28\right)$

k_B为玻尔兹曼常数，单位为焦耳每开尔文；d_mol为气体分子直径，单位为米；T为温度，单位为开尔文；P为实际气体压强，单位为帕。

颗粒荷电模型可以根据Lawless公式建立：

$\frac{\mathrm{dv}}{d{\mathrm{\&tau;}}_q}=\left\{\begin{array}{c}f\left(w\right)\frac{v-3w}{\exp (v-3w)-1},v>3w\\ \frac{3w}{4}{(1-\frac{v}{3w})}^2+f\left(w\right),-3w\&le;v\&le;3w\\ -v+f\left(w\right)\frac{-v-3w}{\exp (-v-3w)-1},v<-3w\end{array}\right.;---\left(28\right)$

$v=\frac{q{q}_e}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&epsiv;}}_0{d}_p{k}_{B}T};w=\frac{k_p}{k_p+2}\frac{E{d}_p{q}_e}{2k_{B}T};{\mathrm{\&tau;}}_q=\frac{b{p}_{\mathrm{ion}}t}{{\mathrm{\&epsiv;}}_0};$

$f\left(w\right)=\left\{\begin{array}{c}{(w+0.475)}^{-0.575},w\&GreaterEqual;0.525\\ 1,w<0.525\end{array}\right.;$

q为颗粒荷电量，单位为库伦；q_e为单位离子电荷，单位为库伦；ε₀为介电常数，单位为法拉每米；d_p为颗粒直径，单位为米；T为温度，单位为开尔文；E为电场强度，单位为伏每米；k_p为颗粒介电常数。

颗粒介电常数k_p可以通过如下计算：

$k_p^{1/3}=\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{v}_i{k}_i^{1/3};---\left(29\right)$

k_i为成分i的介电常数，v_i为成分i的质量分数。

206、检测装置根据飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过处理后的几何模型对第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到除尘效率。

检测装置根据飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型、气体运动模型及计算得到的电场分布通过处理后的几何模型使用有限体积法对温度、飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量进行电场和流场耦合数值计算得到不同粒径颗粒的运动轨迹及电除尘效率，再根据电除尘效率计算得到总除尘效率。

需要说明的是，检测装置可以通过ANSY CFD软件使用有限体积法进行数值计算，还可以通过其他软件实现，具体此处不作限定。

本发明实施例中，检测装置可以根据电除尘器的结构建立几何模型，并对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理，然后导入数学模型并输入模型参数，通过有限体积法进行数值计算可以得到电除尘器的性能参数。也就是说，采用数值模拟方法对数学模型进行数值求解，根据求解得到的数值结果就能实现对电除尘器性能的检测，而不需要通过实验的方法进行检测，节约了时间和人力，又能实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

其次，本发明提供了一种检测装置根据数学模型及模型参数，通过有限体积法进行数值计算得到电除尘性能参数的具体方式，提高了方案的可实现性。

为了便于理解，下面以一实际应用场景对本发明实施例中电除尘器检测装置进行详细描述：

现有一台电除尘器A的电场及流体区域的几何结构如图5所示，图中电晕极为直径8毫米圆线电极，线线举例为240毫米，收尘极板间距为400毫米，在标识状态下烟气以1米每秒的平均速度从左侧流入电场区域，从右侧离开电场区域。

检测装置根据图5在ANSYS CFD软件中建立几何模型，并划分网格，在圆线电极附近进行网格加密，之后设置入口边界、出口边界和周期性边界。

检测装置将处理后的几何模型导入ANSYS CFD软件求解器中进行数值计算。先接入电场模型和比电阻模型对电场进行数值计算，根据表1粉尘成分数据计算得到飞灰的原子浓度X＝0.0941，Y＝1.0503，Z＝1.8676，以此作为输入参数，同时输入温度T＝120℃、粉尘厚度d＝0或1毫米、水分体积含量W＝9％等参数后进行迭代数值计算，可得到电场伏安特性曲线如图6所示，其中虚线部分为无粉尘层情况(即粉尘厚度d＝0毫米)，实线为粉尘厚度d＝1毫米的情况。数值计算结果检测得到电场起晕电压为80千伏，无粉尘层时最大电压为105千伏，有粉尘层时电场最大工作电压为82.9千伏，当操作电压大于实线部分，粉尘层将产生反电晕。图7是当工作电压为82.9千伏时电场的电力线和空间电荷分布，此时收尘极单位面积的平均电晕功率为0.0104瓦每平方米。

下一步接入飞灰颗粒荷电模型和调用气流模型、飞灰颗粒运动模型，输入飞灰颗粒粒径d_p＝0.05至25微米，颗粒浓度为20毫克每立方米，入口气流质量流量Q＝0.45千克每秒，飞灰介电常数k_p＝6.6(由表1粉尘成分计算得到)，通过迭代数值计算，可以得到不同粒径颗粒的运动轨迹。另外，通过数值计算得到此电场通道不同粒径颗粒的除尘效率，如图8所示。计算得到PM2.5的总除尘效率为17.1％。

改变输入参数如温度、水分体积含量、飞灰成分、电压、颗粒粒径、气流质量流量等可实现多种条件下伏安特性检测、电晕功率检测、反电晕形成电压值检测、电场分布检测和除尘效率检测。

表1飞灰成分

成分	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	TiO2
									质量分数，％	56.87	29.21	5.685	2.00	0.6	0.865	0.118	2.033

上面介绍了本发明实施例的电除尘器性能检测方法，下面介绍本发明实施例的检测装置，请参阅图3，本发明实施例中检测装置的一个实施例包括：

建立模块301，用于根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

第一处理模块302，用于对建立模块301建立的几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

第二处理模块303，用于导入数学模型并输入模型参数，通过处理模块302处理后的几何模型对模型参数使用有限体积法进行数值计算得到电除尘器的性能参数。

本发明实施例中，建立模块301可以根据电除尘器的结构建立几何模型，第一处理模块302对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理，然后第二处理模块303导入数学模型并输入模型参数，通过有限体积法进行数值计算可以得到电除尘器的性能参数。也就是说，采用数值模拟方法对数学模型进行数值求解，根据求解得到的数值结果就能实现对电除尘器性能的检测，而不需要通过实验的方法进行检测，节约了时间和人力，又能实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

为了便于理解，下面对本发明实施例中检测装置进行详细描述，请参阅图4，本发明实施例中检测装置的另一实施例包括：

建立模块401，用于根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

第一处理模块402，用于对建立模块301建立的几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

第二模块403，用于导入数学模型并输入模型参数，通过处理模块302处理后的几何模型使用有限体积法对模型参数进行数值计算得到电除尘器的性能参数。

需要说明的是，本实施例中，数学模型包括：电场模型、粉尘比电阻模型、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型；

模型参数包括：电压、水分体积含量、原子浓度、飞灰介电常数、温度、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

性能参数包括：电场分布、伏安特性、电晕功率、反电晕形成电压及除尘效率。

可选地，第二处理模块403可以包括：

第一输入单元4031，用于导入电场模型及粉尘比电阻模型，并输入第一模型参数，第一模型参数包括电压、水分体积含量、原子浓度及温度；

第一计算单元4032，用于根据电场模型及粉尘比电阻模型通过处理后的几何模型有限体积法对第一模型参数使用进行电场数值计算得到电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压；

第二输入单元4033，用于导入飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型，并输入第二模型参数，第二模型参数包括飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

第二计算单元4034，用于根据飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过处理后的几何模型使用有限体积法对第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到除尘效率。

可选地，第一计算单元4032可以包括：

第一计算子单元40321，用于根据粉尘比电阻模型对水分体积含量、原子浓度及温度进行数值计算得到粉尘总比电阻；

第二计算子单元40322，用于根据电场模型通过处理后的几何模型对电压、温度、水分体积含量及第一计算子单元40321得到的粉尘总比电阻进行电场数值计算得到电场分布、空间电荷分布及伏安特性；

第三计算子单元40323，用于根据第二计算子单元40322得到的伏安特性进行计算得到电晕功率及反电晕形成电压值。

第二计算单元4034可以包括：

第四计算子单元40341，用于根据第二计算子单元40322得到的电场分布、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过处理后的几何模型对温度、飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量使用有限体积法进行电场和流场耦合数值计算得到不同粒径颗粒的运动轨迹及电除尘效率；

第五计算子单元40342，用于根据第四计算子单元40341得到的电除尘效率进行计算得到总除尘效率。

本发明实施例中，建立模块401可以根据电除尘器的结构建立几何模型，第一处理模块402对几何模型进行网格划分及边界条件设置处理，然后第二处理模块403导入数学模型并输入模型参数，通过有限体积法进行数值计算可以得到电除尘器的性能参数。也就是说，采用数值模拟方法对数学模型进行数值求解，根据求解得到的数值结果就能实现对电除尘器性能的检测，而不需要通过实验的方法进行检测，节约了时间和人力，又能实现对设计中的电除尘器的性能进行准确检测。

其次，本发明实施例提供了一种第二处理模块403根据数学模型及模型参数通过有限体积法进行数值计算的具体方式，提高了方案的可实现性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电除尘器性能检测方法，其特征在于，包括：

检测装置根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

所述检测装置对所述几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

所述检测装置导入数学模型并输入模型参数，通过处理后的几何模型使用有限体积法对所述模型参数进行数值计算得到所述电除尘器的性能参数；

所述数学模型包括：电场模型、粉尘比电阻模型、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型；

所述模型参数包括：电压、水分体积含量、原子浓度、飞灰介电常数、温度、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

所述性能参数包括：电场分布、伏安特性、电晕功率、反电晕形成电压及除尘效率；

所述检测装置导入数学模型并输入模型参数，通过处理后的几何模型使用有限体积法对所述模型参数进行数值计算得到所述电除尘器的性能参数包括：

所述检测装置导入电场模型及粉尘比电阻模型，并输入第一模型参数，所述第一模型参数包括所述电压、水分体积含量、原子浓度及温度；

所述检测装置根据电场模型及粉尘比电阻模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第一模型参数进行电场数值计算得到所述电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压；

所述检测装置导入飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型，并输入第二模型参数，所述第二模型参数包括所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

所述检测装置根据飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到所述除尘效率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测装置根据电场模型及粉尘比电阻模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第一模型参数进行电场数值计算得到所述电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压包括：

所述检测装置根据粉尘比电阻模型对所述水分体积含量、原子浓度及温度进行数值计算得到粉尘总比电阻；

所述检测装置根据所述电场模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述电压、所述温度、所述水分体积含量及所述粉尘总比电阻进行电场数值计算得到电场分布、空间电荷分布及伏安特性；

所述检测装置根据所述伏安特性进行计算得到电晕功率及反电晕形成电压值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测装置根据所述飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到除尘效率包括：

所述检测装置根据所述电场分布、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述温度、所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量进行电场和流场耦合数值计算得到不同粒径颗粒的运动轨迹及电除尘效率；

所述检测装置根据所述电除尘效率进行计算得到总除尘效率。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述电场模型根据如下方程组建立：

${\&dtri;}^{2}V=-{\mathrm{\&rho;}}_{ion}/{\mathrm{\&epsiv;}}_0;$

$\&dtri;\&CenterDot;\left({\mathrm{\&rho;}}_{ion}bE\right)=0;$

$E=-\&dtri;V;$

J＝bρ_ionE；

b(T)＝b₀(T/23.16)^β；

$b_0=2.092\&times;{10}^{-4}\exp \&lsqb;-{\left(\frac{{\mathrm{mf}}_{H_{2}O}}{16.29}\right)}^{0.261}\&rsqb;;$

$\mathrm{\&beta;}=1.43+ln{(1+\frac{{\mathrm{mf}}_{H_{2}O}}{1.1425})}^{0.6};$

$E_0=2.72\&times;{10}^6\mathrm{\&delta;}(1+\frac{0.054\&lsqb;m^{0.5}\&rsqb;}{\sqrt{\mathrm{\&delta;}r}})\&lsqb;V/m\&rsqb;;$

$\mathrm{\&delta;}=\frac{{\mathrm{PT}}_0}{p_{0}T};$

ρ₀＝abε₀E₀(E-E₀)，E≥E₀；

ΔV＝J_dustρ_dustd；

所述V为电势，单位为伏；所述ρ_ion为空间电荷密度，单位为库伦每立方米；所述ε₀为介电常数，单位为法拉每米；所述b为离子迁移率，单位为平方米每秒乘以伏；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述J为收尘极板的电流密度，单位为安每平方米；所述T为温度，单位为开尔文；为水的质量分数；所述E₀为起晕场强，单位为伏每米；所述δ为相对密度；所述P为实际气体压强，单位为帕；所述T₀为标态温度，等于273开尔文；所述P₀为标态气体压强，等于101325帕；所述r为电晕极曲率半径，单位为米；所述ρ₀为电晕区电荷密度，单位为库伦每立方米；所述a为经验常数，等于0.05秒每米的平方；所述ΔV为电除尘器形成粉尘层产生的电压降，单位为伏；所述J_dust为粉尘层电流密度，其值与收尘极板的电流密度相同；所述d为粉尘厚度，单位为米。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述粉尘比电阻模型根据如下方程组建立：

ρ_v＝exp(3.62876-1.89161lnX-0.9696lnY+1.237lnZ-0.069078×10-⁵E+9980.58/T)；

ρ_s＝exp(27.59774-2.233348lnX-0.00176W-0.069078×10^-5E-0.00073895Wexp(2303.3/T))；

$\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_{dust}}=\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_v}+\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_s};$

所述ρ_v为体积比电阻，单位为欧姆乘以米；所述ρ_s为表面比电阻，单位为欧姆乘以米；所述ρ_dust为粉尘总比电阻；所述X为锂和钠的原子浓度；所述Y为铁的原子浓度；所述Z为镁和钙的原子浓度；所述T为温度，单位为开尔文；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述W为水分体积含量。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述气体运动模型根据如下方程组建立：

$\&dtri;\&CenterDot;\left({\mathrm{\&rho;}}_{f}U\right)=0;$

$\&dtri;\&CenterDot;({\mathrm{\&rho;}}_{f}U\&CircleTimes;U)=\&dtri;\&CenterDot;(P+\frac{2}{3}{\mathrm{\&rho;}}_{f}k)+\&dtri;\&CenterDot;\&lsqb;(\mathrm{\&mu;}+{\mathrm{\&mu;}}_t)(\&dtri;U+{\left(\&dtri;U\right)}^T)\&rsqb;+{\mathrm{\&rho;}}_{ion}E;$

$\mathrm{\&mu;}=26.69\frac{\sqrt{nT}}{\mathrm{\&Omega;}\left(T\right){\mathrm{\&sigma;}}^2};$

$\mathrm{\&sigma;}=0.809\sqrt[3]{V_c};$

$\mathrm{\&Omega;}=A{\left(T^{*}\right)}^B+{\mathrm{Ce}}^{{\mathrm{DT}}^{*}}+{\mathrm{Ee}}^{{\mathrm{FT}}^{*}};$

所述ρ_f为烟气密度，单位为千克每立方米；所述U为烟气流动速度，单位为米每秒；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述k为湍流动能，单位为秒每米的平方；所述μ为气体动力粘度，单位为牛顿乘以秒每平方米；所述μ_t为湍流粘度，单位为牛顿乘以秒每平方米；所述n为气体摩尔质量，单位为克每摩尔；所述σ为碰撞直径，单位为米，所述Ω为碰撞函数；所述V_c为气体临界摩尔体积，等于92.35立方厘米每摩尔；

所述A＝1.16145，B＝-0.14874，C＝0.52487，D＝-0.7732，E＝2.16178，F＝-2.43787，所述T_c为气体临界温度，等于132.4开尔文。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述飞灰颗粒运动模型根据如下方程组建立：

$m_p\frac{{\mathrm{du}}_p}{dt}=\frac{1}{8}{C}_D{\mathrm{\&pi;d}}_p^2{\mathrm{\&rho;}}_f|u_f-u_p|(u_f-u_p)+\frac{1}{6}{\mathrm{\&pi;d}}_p^{3}g({\mathrm{\&rho;}}_p\_{\mathrm{\&rho;}}_f)+qE+F_{dis};$

$C_D=\frac{24}{C_c{\mathrm{Re}}_p}(1+0.15{\mathrm{Re}}_p^{0.687});$

$C_c=1+\frac{2\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{\&rho;}}_p}(1.257+0.4\exp (-\frac{1.1d_p}{2\mathrm{\&lambda;}}\left)\right);$

$\mathrm{\&lambda;}=\frac{k_{B}T}{\sqrt{2}{\mathrm{\&pi;d}}_{mol}^{2}P};$

所述m_p为颗粒质量，单位为千克；所述u_p为颗粒速度，单位为米每秒；t为时间，单位为秒；所述π为圆周率；所述d_p为颗粒直径，单位为米；所述u_f为气流速度，单位为米每秒；所述g为重力加速度，单位为米每秒的平方；所述ρ_f为烟气密度，单位为千克每立方米；所述ρ_p为颗粒密度，单位为千克每立方米；所述q为颗粒荷电量，单位为库伦；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述F_dis为扩散力，单位为牛顿；所述Re_p为颗粒雷诺数；所述C_c为坎宁安修正系数；所述k_B为玻尔兹曼常数，单位为焦耳每开尔文；所述d_mol为气体分子直径，单位为米；所述T为温度，单位为开尔文；所述P为实际气体压强，单位为帕。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述飞灰颗粒荷电模型根据如下方程组建立：

$\frac{dv}{{\mathrm{d\&tau;}}_q}=\left\{\begin{array}{c}f\left(w\right)\frac{v-3w}{\exp (v-3w)-1},v>3w\\ \frac{3w}{4}{(1-\frac{v}{3w})}^2+f\left(w\right),-3w\&le;v\&le;3w\\ -v+f\left(w\right)\frac{-v-3w}{\exp (-v-3w)-1},v<-3w\end{array}\right.;$

$v=\frac{{\mathrm{qq}}_e}{2{\mathrm{\&pi;\&epsiv;}}_0{d}_p{k}_{B}T};$

$w=\frac{k_p}{k_p+2}\frac{{\mathrm{Ed}}_p{q}_e}{2k_{B}T};$

${\mathrm{\&tau;}}_q=\frac{{\mathrm{bp}}_{ion}t}{{\mathrm{\&epsiv;}}_0};$

$f\left(w\right)=\left\{\begin{array}{c}{(w+0.475)}^{-0.575},w\&GreaterEqual;0.525\\ 1,w<0.525\end{array}\right.;$

$k_p^{1/3}=\underset{i-1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{v}_i{k}_i^{1/3};$

所述q为颗粒荷电量，单位为库伦；所述q_e为单位离子电荷，单位为库伦；所述ε₀为介电常数，单位为法拉每米；所述d_p为颗粒直径，单位为米；所述T为温度，单位为开尔文；所述E为电场强度，单位为伏每米；所述k_B为玻尔兹曼常数；

所述b为离子迁移率，单位为平方米每秒乘以伏；所述ρ_ion为空间电荷密度，单位为库伦每立方米；所述t为时间，单位为秒；所述k_p为颗粒介电常数；所述k_i为飞灰原子的介电常数；所述v_i为飞灰原子的质量分数。

9.一种检测装置，其特征在于，包括：

建立模块，用于根据电除尘器的电场及流体区域的几何结构建立几何模型；

第一处理模块，用于对所述建立模块建立的几何模型进行网格划分及边界条件设置处理；

第二处理模块，用于导入数学模型并输入模型参数，通过所述处理模块处理后的几何模型使用有限体积法对所述模型参数进行数值计算得到所述电除尘器的性能参数；

所述数学模型包括：电场模型、粉尘比电阻模型、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型；

所述模型参数包括：电压、水分体积含量、原子浓度、飞灰介电常数、温度、飞灰颗粒粒径、颗粒浓度及气流入口质量流量；

所述性能参数包括：电场分布、伏安特性、电晕功率、反电晕形成电压及除尘效率；

所述第二处理模块包括：

第一输入单元，用于导入电场模型及粉尘比电阻模型，并输入第一模型参数，所述第一模型参数包括所述电压、水分体积含量、原子浓度及温度；

第一计算单元，用于根据所述电场模型及粉尘比电阻模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第一模型参数进行电场数值计算得到所述电场分布、伏安特性、电晕功率及反电晕形成电压；

第二输入单元，用于导入飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型，并输入第二模型参数，所述第二模型参数包括所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量；

第二计算单元，用于根据所述飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述第二模型参数进行电场和流场耦合数值计算得到所述除尘效率。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元包括：

第一计算子单元，用于根据所述粉尘比电阻模型对所述水分体积含量、原子浓度及温度进行数值计算得到粉尘总比电阻；

第二计算子单元，用于根据所述电场模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述电压、所述温度、所述水分体积含量及所述第一计算子单元得到的所述粉尘总比电阻进行电场数值计算得到电场分布、空间电荷分布及伏安特性；

第三计算子单元，用于根据所述第二计算子单元得到的所述伏安特性进行计算得到电晕功率及反电晕形成电压值。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：

第四计算子单元，用于根据所述第二计算子单元得到的电场分布、飞灰颗粒荷电模型、飞灰颗粒运动模型及气体运动模型通过所述处理后的几何模型使用有限体积法对所述温度、所述飞灰介电常数、飞灰颗粒粒径、飞灰颗粒浓度及气流入口质量流量进行电场和流场耦合数值计算得到不同粒径颗粒的运动轨迹及电除尘效率；

第五计算子单元，用于根据所述第四计算子单元得到的所述电除尘效率进行计算得到总除尘效率。