外加條件聯(lián)合作用下超細(xì)顆粒團(tuán)聚過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、在燃料燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的超細(xì)顆粒。這類(lèi)顆粒尺寸小，數(shù)量多，對(duì)氣體跟隨性好，且富集重金屬等多種有害物質(zhì)，它們排入大氣后，會(huì)危害人體健康，并導(dǎo)致大氣能見(jiàn)度降低、酸雨、全球氣候變化、煙霧事件和臭氧層破壞等諸多環(huán)境問(wèn)題。然而，目前常規(guī)除塵器對(duì)其清除效率都很低，因此，在傳統(tǒng)除塵器前設(shè)置預(yù)處理裝置，利用特殊的物理或化學(xué)作用使超細(xì)微粒團(tuán)聚成較大顆粒，再用常規(guī)除塵器進(jìn)行清除，從而達(dá)到控制超細(xì)顆粒排放的目的。 團(tuán)聚是細(xì)顆粒在外力作用下相互碰撞

2、或粘附而聚結(jié)成較大顆粒的過(guò)程。本論文對(duì)超細(xì)顆粒在電場(chǎng)、聲場(chǎng)中團(tuán)聚過(guò)程的機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程以及團(tuán)聚的數(shù)值模擬過(guò)程進(jìn)行了全面的綜述。在此基礎(chǔ)上，文中針對(duì)超細(xì)顆粒在電場(chǎng)、聲場(chǎng)以及它們聯(lián)合作用下的團(tuán)聚過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值研究，通過(guò)分析三種不同條件下的顆粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程及團(tuán)聚機(jī)理，分別建立了各自的團(tuán)聚系數(shù)核函數(shù)模型，并將這些模型應(yīng)用于Sectional算法中以模擬三種外加作用下超細(xì)顆粒的團(tuán)聚過(guò)程。在異極性荷電顆粒在交變電場(chǎng)中的團(tuán)聚過(guò)程中，采用交變電場(chǎng)，能使帶

3、異極性電荷的粒子在電場(chǎng)中產(chǎn)生往復(fù)振動(dòng)，極大地提高了團(tuán)聚核函數(shù)，從而提高了超細(xì)顆粒的團(tuán)聚脫除速度和效率。在聲場(chǎng)中，通過(guò)采用高強(qiáng)度聲場(chǎng)使顆粒之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，碰撞粘附在一起后形成較大一級(jí)的團(tuán)聚物，這樣，在很短的時(shí)間內(nèi)，顆粒尺寸分布就會(huì)發(fā)生從小尺寸向大尺寸范圍的演變，易于從氣流中脫除掉。而在聯(lián)合作用中，顆粒在電場(chǎng)及聲場(chǎng)的共同作用下，產(chǎn)生振動(dòng)碰撞，團(tuán)聚形成較大的顆粒，這種團(tuán)聚方式有效的降低了小顆粒的濃度，提高了對(duì)超細(xì)顆粒的清除效率。 通

4、過(guò)將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，增加顆粒初始數(shù)目濃度、外場(chǎng)力的強(qiáng)度及作用時(shí)間等條件時(shí)，都能有效的增大三種力場(chǎng)作用下顆粒間的團(tuán)聚效果。然而，如果一味的增加外力場(chǎng)的作用時(shí)間，雖然在短時(shí)間內(nèi)能提高團(tuán)聚效果，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，團(tuán)聚效果增長(zhǎng)會(huì)明顯變慢，不利于整體的團(tuán)聚。同樣，也不能一味的增加力場(chǎng)的強(qiáng)度，要通過(guò)綜合考慮團(tuán)聚效果增加和能量消耗增加之間的平衡關(guān)系來(lái)選擇合適的強(qiáng)度。另外，聯(lián)合作用條件下的團(tuán)聚趨勢(shì)與相同條件下只有聲場(chǎng)或者電場(chǎng)情況