一种新型除尘系统在空调机中的应用

　　1.引言

　　空调早已成了人们不可缺少的家用电器,通常我们开空调的时候都会把门窗紧闭, 这样由于室内空气长时间得不到更新, 同时加上装潢的化学物质挥发、呼吸,体味的散发、抽烟等等,使得室内空气污染严重,而空调的除尘系统是用纱网除尘,不仅除尘效率不高，臭味也无法消除。为此我们为空调设计了一套集除尘清新于一体的空调除尘系统系统结构主要由压电陶瓷变压器高压电源、锯齿式电极系统、控制电路等组成。本文主要介绍此系统的构成和理论分析。

　　2.基本原理

　　2.1压电陶瓷变压器高压电源[1]

　　见图 1。交流电(220V、50Hz)经整流降压滤波后为 IC494 提供 12V稳定的工作电压，而振荡频率主要由 IC外的 C1、R2决定，将其调整在压电变压器的谐振频率46kHz±2%，再通过 VMOS场效应管组成互补推挽放大和滤波为压电陶瓷变压器提供46kHz的谐振频率，使得压电陶瓷变压器谐振在全波模式。而压电陶瓷变压器采用的是锆 - 钛酸铅(PbZrTi03)压电陶瓷材料经高温烧结、高压极化等系列工艺制成的压电变压器，基于正逆压电效率,在机 - 电能量二次转换过程中,通过体内阻抗变换升压。当压电变压器输入端加入一定频率交变电压,由于逆压电效应,使压电变压器产生沿长度方向的伸缩振动,输入端的电能转换为机械能。发电部分,由于存在纵向振动,通过正压电效应,机械能转换为电能,因此输出端有电压输出。WTB- 2 型(尺寸为 70mm×18mm×3mm)压电变压器升压比较高。由于其选频和滤波特性[2],谐振频率内具有高升压比,偏离谐振频率升压比迅速下降,因此,以其谐振频率附近的脉冲信号驱动时, 变压器只对信号频谱中的基波分量产生正弦波输出。它具有300-500 倍升压比(图2)。

　　2.2 锯齿式双区平板电极

　　见图 3。有锯齿的平板电极板接地,无锯齿的电极板接高电压。空气中有不受束缚的电子存在(一般自然条件下每立方米空气中约有几十个这样的电子)，当两级加一外加高电压后, 在两板边缘之间形成强电场,天然自由电子被电场力加速，当其能量的积累值大于或等于所碰撞的气体分子的电离电位时，则可诱发分子电离而产生出正离子和电子，该电子与原有的自由电子分别又被电场力加速……因此在负电晕线附近空间将出现链式电子增殖反应，自由电子大数额的集中会发出晕光，即出现电晕现象系统两极所施加的能产生电晕的最小电压称为该系统的起晕电压[3]。被电离了的气体离子与尘埃粒子相碰,使尘埃带电。在电场力作用下,尘埃向电极运动,并附着于电极上，从而达到吸尘的目的。而锯齿部分与板形成非均匀电场，由于锯齿附近场强非常高,使空气电离形成电晕放电产生负离子。这种电极特点是气溶胶粒子在电场中的荷电与迁移可分别在两个区进行, 锯齿放电区具有良好的电晕特性,有利于尘埃粒子的荷电,两个平板吸尘区具有较强的匀强电场,有利于带电粒子的吸附,达到吸尘的目的，需要说明的是由于壁挂式空调体积小，同样锯齿式电极的极板宽度很窄，所以空气一次性除尘效率不高，要经过一段时间后才能达到很好的效果。同时此电极也可以起到负离子发生器的作用，由于电极接高压(6KV)锯齿附近被电离的离子浓度较高，正离子距离负极板很近，很快被吸附到极板上。而负离子距离正极板较远，空调机正常工作，不断有气流吹进来，有部分负离子还没到达正极板就被气流带出来了，补充了空气中的负离子。由于壁挂式空调体积较小，设计好的电极显得尤为重要，同样影响除尘系统性能的主要因素有：粉尘烟气特性，结构，操等，而设计者所能控制的因素主要是结构和操作因素，结构因素包括电晕线的几何形状、数量和线间距。收尘极的形状、极板断面形状、线间距、板间距等，为了使电收尘电场中的气体电离而又不至于使整个电场被击穿而短路(干洁空气击穿电场强度为 30KV/cm)，必须在电位梯度有所变化的情况下，能够产生非均匀电场，并且在电晕极附近有最大的电场强度，才能保证电收尘器有较高的收尘效率。因此电晕线的几何形状和电晕及间距及极板间距对电晕电流密度、电场强度和空间电荷密度的空间分布有很大影响。直接影响电极除尘的性能。通常电晕极的电晕极间距 2C/2B=0.7 左右为最佳[4]。