濕式除塵原理
1．濕式除塵的作用機理
濕式除塵的機理可概括為兩個方面：一是塵粒與水接觸時直接被水捕獲；二是塵粒在水的作用下凝聚性增加。這兩種作用而使粉塵從空氣中分離出來。
水與含塵氣流的接觸主要有三種形式：水滴、水膜和氣泡。具體表現如：
（1）通過慣性碰撞、接觸阻留，塵粒與液滴、液膜發生接觸，使塵粒加濕、增重、凝聚；
（2）細小塵粒通過擴散與液滴、液膜接觸；
（3）由于煙氣增濕，塵粒的凝聚性增加；
（4）高溫煙氣中的水蒸汽冷卻凝結時，要以塵粒為凝結核，形成一層液膜包圍在塵粒表面，增強了粉塵的凝聚性。對疏水性粉塵能改善其可濕性。
使塵粒與水接觸的作用機理主要有：慣性碰撞、截留和擴散。
2．慣性碰撞作用機理
塵粒與液滴間的慣性碰撞過程：當含塵氣流在運動過程中與液滴相遇，在液滴前xd處，氣流開始改變方向，繞過液滴流動。而慣性較大的塵粒則要繼續保持其原來直線運動的趨勢。塵粒在作慣性運動時，主要受兩個力的影響，即本身的慣性力及周圍氣體的阻力。我們把塵粒從脫離流線到慣性運動結束所移動的直線距離稱為塵粒的停止距離，以xs表示。若xs＞xd，塵粒和滴液就會發生碰撞。在除塵技術中，把xs與液滴直徑dy的比值稱為慣性碰撞數（亦稱斯托克斯數）Ni。根據推導，慣性碰撞數Ni可用下式表示：
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（5-5-1）
式中vy——塵粒與液滴的相對運動速度，m／s；
dy——液滴的直徑，m；
dc——塵粒直徑，m。
慣性碰撞數類似于Re準則數，反映慣性碰撞的特征。Ni數愈大，說明塵粒和物體（如液滴，擋板、纖維）的碰撞機會愈多，碰撞愈強烈，因而慣性碰撞所造成的除塵效率也愈高。
從公式（5-5-1）可以看出，塵粒直徑和密度確定以后，Ni數的大小取決于塵粒與液滴間的相對速度和液滴直徑。因此，對于一個已定的濕式除塵系統，要提高Ni值，必須提高氣液相對運動速度和減小液滴直徑。目前工程上常用的各種濕式除塵器基本上是圍繞這兩個因素發展起來的。
必須指出，并不是液滴直徑dy愈小愈好，dy過小，液滴容易隨氣流一起運動，減小了氣液的相對運動速度。試驗表明，液滴直徑約為捕集粒徑的150倍時，效果最好，過大或過小都會使除塵效率下降。氣流的速度也不宜過高，以免阻力增加。
3．截留作用機理
塵粒隨氣流繞過液滴過程中，塵粒距液滴小于塵粒半徑時，塵粒即與水滴碰撞而被截留。用截留參數NR描述：
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（5-5-2）
NR值越大，截留效率越大，液滴捕集效率越高。
4．擴散作用機理
微細粉塵在氣體分子撞擊下，象氣體分子一樣作布朗運動而發生擴散，并與水接觸而從氣流中分離。
從公式（5-5-1）可以看出，當粒徑小于1μm時，Ni≈0。但是實際的除塵效率并不一定為零，這是因為塵粒向液體表面的擴散在起作用。粒徑在0.1μm左右時，擴散是塵粒運動的主要因素。擴散引起的塵粒轉移與氣體分子的擴散是相同的。擴散轉移量與塵液接觸面積、擴散系數、粉塵濃度成正比，與液體表面的液膜厚度成反比。用擴散數Ne描述擴散作用大小：
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（5-5-3）
擴散除塵效率隨液體直徑、塵粒直徑、氣體粘度和氣液相對速度的增大而減小。擴散除塵效率隨Ne的增大而降低。
式中D為布朗擴散系數，按下式計算：
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（5-5-4）
式中k——波爾茲曼常數，k=1.38054×10－23J/K；
kc——庫寧漢滑動修正系數。
從公式（5-5-4）可以看出，粒徑愈大，擴散系數D愈小。例如在25℃空氣中，0.1μm的塵粒擴散系數為6.5×10－6cm2／s，0.01μm的塵粒擴散系數為4.4×10－4cm2／s。由此可見，粒徑對除塵效率的影響，擴散和慣性碰撞是相反的。另外擴散除塵效率是隨液滴直徑，氣體粘度、氣液相對運動速度的減小而增加的。在工業上單純利用擴散機理的除塵裝置是沒有的，但是某些難以捕集的細小塵粒能在濕式除塵器或過濾式除塵器中捕集是與擴散、凝聚等機理有關的。當處理粉塵的粒徑比較細小，在設計和選用濕式除塵器或過濾式除塵器時，應有意識地利用擴散機理。
5．除塵效率計算
目前對濕式除塵器除塵效率的計算，仍然提不出精確的分析方法，因而在實際中主要采用某些近似的計算方法。對于慣性碰撞除塵效率ηt可用下列近似式計算：
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（5-5-5）
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