张俪安等：磁场形式及参数对单纤维捕集钢铁行业粉尘中PM2.5性能影响 ·161· 25(a 20F(b) ■-H=0.5TB=0.05T ●-H=0.5T.B-=0.04T 30 量-B=0.05T ▲-H=0.5TB=0.031 ●-B=0.04T 15 -H=0.5T.B=0.02T ▲一B=0.03T ◆-H=0.5TB=0.01T 15 -B=0.02T -B=0.01T 10 10 05 1.0 1.5 2.0 2.5 05 1.0 1.5 2.0 )5 d/um d/um 图12不同粒径与捕集效率关系图(1-0.1ms).(a)磁性纤维产生的磁场：(b)高梯度磁场 Fig.12 Relation between particle size and collection efficiencies (1=0.1 m's):(a)magnetic field generated by magnetic fiber;(b)high-gradient magnetic field (a) 0.5um 1.0μm 1.5um 2.0um 2.5μm 6 0.5um 1.0um 1.5m 2.0μm 2.5um 图13不同粒径粉尘在磁场中的运动轨迹(-0.1ms).(a)磁性纤维产生的磁场(B-0.05T):(b)高梯度磁场(H=0.5T,B=0.05T) Fig.13 Movement trajectory of dust with different particle sizes in magnetic field(v=0.1 m's):(a)magnetic field generated by magnetic fiber(B=0.05 T):(b)high-gradient magnetic field (H=0.5 T,B=0.05 T) 续增大，在接近纤维的过程中由于受斥力作用增 在纤维周围形成引力区，高梯度磁场会在纤维周 强使颗粒向远离纤维的方向运动，造成“空腔”增 围形成2个引力区和2个斥力区.当H=0.5T,B= 大.当颗粒再经过引力区时，由于磁场强度会随着 0.01T,=0.1ms时，高梯度磁场可以使单纤维的 颗粒距离纤维距离的增大而减弱.再加上在引力 捕集效率提高为原来的28.32倍；当B=0.01T时， 区颗粒受引力运动方向与流场几乎垂直，受流场 磁性纤维产生的磁场可以使单纤维的捕集效率提 影响很大，此时很难再被纤维捕集，捕集效率减小 高为原来的4.037倍 当d,=2.5m时，H=0.5T,B≤0.03T时，=0： (2)在0.5um≤d,≤1.0um的粒径范围内，当v≤ H=0.5T,B>0.03T时，>0.这是因为当d,≥1.5um时， 0.2ms时，PM25在高梯度磁场中(H=0.5T, 粉尘粒径的增加导致的“空腔”大小增加缓慢，即 B=0.01~0.05T,Xp=0.025)捕集效率比单一磁性纤 粉尘颗粒距离单纤维的距离变化较小，当外磁场 维(B=0.01~0.05T,Xp=0.025)的捕集效率大，> 一定，磁感应强度增加时，叠加后的磁场强度增 03ms时，单一磁性纤维的捕集能力比高梯度磁 强，此时磁力增加，而此时颗粒又会被捕集 场中磁性纤维的捕集能力强，由此说明高梯度磁 场更适用于低风速的环境 3结论 (3)对于磁性纤维产生的磁场(B=0.01~0.05T, (1)在运动轨迹方面，磁性纤维产生的磁场会 Kp=0.025),当B≥0.03T时，磁性单纤维对PM2s颗续增大，在接近纤维的过程中由于受斥力作用增 强使颗粒向远离纤维的方向运动，造成“空腔”增 大. 当颗粒再经过引力区时，由于磁场强度会随着 颗粒距离纤维距离的增大而减弱. 再加上在引力 区颗粒受引力运动方向与流场几乎垂直，受流场 影响很大，此时很难再被纤维捕集，捕集效率减小. 当 dp=2.5 μm 时 ， H=0.5 T， B≤0.03 T 时 ， η=0； H=0.5 T，B>0.03 T 时，η>0. 这是因为当 dp≥1.5 μm 时， 粉尘粒径的增加导致的“空腔”大小增加缓慢，即 粉尘颗粒距离单纤维的距离变化较小，当外磁场 一定，磁感应强度增加时，叠加后的磁场强度增 强，此时磁力增加，而此时颗粒又会被捕集. 3    结论 （1）在运动轨迹方面，磁性纤维产生的磁场会 在纤维周围形成引力区，高梯度磁场会在纤维周 围形成 2 个引力区和 2 个斥力区. 当 H=0.5 T，B= 0.01 T，v=0.1 m·s−1 时，高梯度磁场可以使单纤维的 捕集效率提高为原来的 28.32 倍 ；当 B=0.01 T 时 ， 磁性纤维产生的磁场可以使单纤维的捕集效率提 高为原来的 4.037 倍. χp χp （2）在 0.5 μm≤dp≤1.0 μm 的粒径范围内，当 v≤ 0.2 m·s−1 时 ， PM2.5 在 高 梯 度 磁 场 中 （ H=0.5 T， B=0.01～0.05 T， =0.025）捕集效率比单一磁性纤 维 （ B=0.01～ 0.05 T， =0.025）的捕集效率大 ， v> 0.3 m·s−1 时，单一磁性纤维的捕集能力比高梯度磁 场中磁性纤维的捕集能力强，由此说明高梯度磁 场更适用于低风速的环境. χp （3）对于磁性纤维产生的磁场（B=0.01～0.05 T， =0.025），当 B≥0.03 T 时，磁性单纤维对 PM2.5 颗 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 5 10 15 20 25 dp /μm dp /μm 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 5 10 15 20 H=0.5 T, B=0.05 T H=0.5 T, B=0.04 T H=0.5 T, B=0.03 T H=0.5 T, B=0.02 T H=0.5 T, B=0.01 T η/% η/% (a) B=0.05 T B=0.04 T B=0.03 T B=0.02 T B=0.01 T (b) 图 12 不同粒径与捕集效率关系图（v=0.1 m·s−1）. （a） 磁性纤维产生的磁场；（b） 高梯度磁场 Fig.12 Relation between particle size and collection efficiencies (v=0.1 m·s−1): (a) magnetic field generated by magnetic fiber; (b) high-gradient magnetic field v v (a) (b) 0.5 µm 1.0 µm 1.5 µm 2.0 µm 2.5 µm 0.5 µm 1.0 µm 1.5 µm 2.0 µm 2.5 µm 图 13 不同粒径粉尘在磁场中的运动轨迹（v=0.1 m·s−1）.（a） 磁性纤维产生的磁场（B=0.05 T）； （b） 高梯度磁场（H=0.5 T，B=0.05 T） Fig.13 Movement trajectory of dust with different particle sizes in magnetic field (v=0.1 m·s−1): (a) magnetic field generated by magnetic fiber (B=0.05 T); (b) high-gradient magnetic field (H=0.5 T, B=0.05 T) 张俪安等： 磁场形式及参数对单纤维捕集钢铁行业粉尘中 PM2.5 性能影响 · 161 ·