颗粒层除尘器过滤状态压力损失的研究

根据Ｍｅｈｔｅｒ等人提出的过滤状态下颗粒层除尘顺压力梯度比表达式，建立了压力损失数学模型，该模型表明过滤状态下的压力损失与初始压力损失，粉尘在颗粒层中的沉积率和积灰量有关。收石英砂颗粒层的压力损失的实验结果，确定了粉尘沉积率计算公式，最终得出了过滤状态下颗粒层压力损失随过滤时间和粉尘在颗粒层中积灰量的变化规律，从而为合理地选择过滤风速和确定清灰制度提供了依据。     

表面覆膜多层复合纤维滤料过滤性能的数值研究

根据Matlab软件和数值计算前处理软件Gambit中的Journal文件建立了多层复合纤维滤料模型,利用计算流体动力学(CFD)技术对沿气流方向具有不同纤维填充密度及直径分布的滤料内部的气-固两相流动特性进行了数值研究,计算了不同运行条件下滤料的压力损失及过滤效率,并将数值计算值和经典模型及实验关联式的计算值进行了比较.结果表明,压力损失的数值计算预测值和实验关联式计算值吻合较好,误差在2%以内.随着迎面风速的增加,压力损失呈线性增加.相对于填充密度,纤维直径对压力损失和过滤效率的影响更显著.不同结构滤料过滤效率的数值计算结果和理论模型的计算值变化趋势基本一致.不同迎面风速下,过滤效率都是先减小后增大,对于颗粒直径dp≤0.05μm的颗粒,随着风速的增大,过滤效率减小;对于dp≥0.5μm的颗粒,过滤效率变化趋势正好相反.迎面风速不同,过滤效率最低点出现的位置也不同.对于小颗粒,风速越小,扩散作用起主导作用;而对于大颗粒,风速越大,惯性作用越明显.过滤效率最低点出现在扩散作用逐渐弱化,惯性作用刚刚开始加强的区域.多层复合滤料在结构上采用纤维直径逐层加大的梯次结构时,能够获得较高的过滤效率.而在多层复合滤料表面覆膜后过滤效率平均增加约13%.     

活性炭颗粒对超细颗粒物的过滤性能

UFPs(超细颗粒物)对人体危害较大且难以脱除,但活性炭颗粒床利用多孔结构可以提高其过滤效率. 为探究试验条件对UFPs过滤效率的影响以及活性炭孔隙结构和UFPs过滤效率之间的关系,以实验室发生UFPs为研究对象,活性炭为过滤介质,对活性炭颗粒粒径、滤层厚度以及表观风速等条件对过滤UFPs的影响进行了研究,并通过对比过滤前后活性炭的孔径分布,分析活性炭多孔性与UFPs的关系. 结果表明:当活性炭颗粒平均粒径由2.50 mm减至0.45 mm、滤层厚度由20 mm增至100 mm、表观过滤风速由4.25 cm/s降至0.84 cm/s时,总过滤效率分别由41.87%、49.39%、68.24%升至86.27%、89.29%、83.04%;但从活性炭的单颗粒过滤效率和过滤质量角度来看,在活性炭颗粒粒径大、滤层厚度小、表观过滤风速低的条件下,更有利于单个活性炭颗粒的过滤作用的发挥;当UFPs粒径小于14.3 nm时,UFPs发生“热反弹”效应,并且主要过滤机理是扩散效应,但随着UFPs粒径增大,拦截和惯性碰撞对过滤效率的作用增强;活性炭500 nm以下的孔隙结构对脱除UFPs起着重要作用. 研究显示,选择含有更多500 nm以下孔隙的多孔材料更有利于过滤UFPs.      

矿山粉尘的湿式纤维层过滤阻力类比研究

为提高矿山粉尘收集效率,对除尘器湿式过滤层纤维丝过滤阻力进行理论分析,建立粉尘粒子通过除尘器湿式纤维丝时的阻力理论模型,自行设计了湿式纤维层过滤实验模拟系统,模拟矿山粉尘特点进行了实验研究,对理论模型参数进行了无量纲修正,进一步完善粉尘湿式过滤的阻力理论公式.实验表明,该理论在实际应用中具有较高的准确性.经修正后的理论曲线不仅与实验曲线的趋势保持一致,同时数值上也基本吻合,具有良好的代表性.     

紊流状态下高梯度磁净化除尘效率研究

根据粉尘颗粒层表面过滤的"尘滤尘"现象,分析了高梯度磁净化除尘过程,建立了轴向饱和堆集模型,推导出紊流状态下粉尘的分级除尘效率计算式,在一定程度上反映了影响除尘效率的一些因素,对其进行试验研究具有一定的理论指导意义.     

用磁稳流化床过滤含尘气体的实验研究

研究磁场强度、气体表观流速比、铁磁性颗粒平均粒径、床层厚度、粉尘在滤料中的积累等因素对除尘效率的影响．结果表明,在磁稳状态,磁稳流化床的过滤效率大于９９％,且随床层厚度的增加和铁磁颗粒粒径的减小而增大．另一方面,随着床内粉尘的积累,磁稳流化床将退出磁稳状态,使过滤效率下降．退出磁稳状态的临界饱和点粉尘量与磁场强度有关,当磁场强度为４３００Ａ／ｍ,临界饱和点粉尘与铁磁颗粒的质量百分比约为６．７％．     

多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚模拟研究

基于随机多层纤维过滤介质算法建立了平板式三维拟态化结构.利用计算流体力学-颗粒群平衡模型（CFD-PBM）对多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚进行数值模拟研究,并采用分区法求解颗粒群平衡方程（PBE）.通过控制变量法分析表明：多纤维捕集过程中存在着明显的颗粒团聚行为.粉尘颗粒的团聚程度随停留时间增加而增强,当t ≥ l/v（速度方向模型尺寸长度/入口风速）,团聚逐渐趋于稳定;当v_max·t ≤ l,入口风速越大,颗粒团聚程度和团聚速率越大,最终的团聚程度取决于入口风速和停留时间;颗粒粒径越大,粉尘颗粒的团聚程度和团聚速率越小.出口颗粒平均粒径与初始粒径相比增长倍数越小.粉尘颗粒体积分数越大,颗粒团聚程度以及团聚速率越大.当v=0.1m/s,d_p=1.0μm,VF >0.003636,Bin-7~Bin-0区间数量浓度对数分布呈线性比例关系.     

基于Voronoi-Random算法微观结构褶型过滤介质过滤性能

在利用数值模拟研究褶型纤维过滤介质过滤性能时,为了克服层状结构纤维层与层之间不连贯及孔状结构纤维规整分布的不足,本文基于Voronoi-Random算法建立了褶型纤维过滤介质模型,并通过加密或减少纤维数量改变其固体体积分数(SVF).采用“Caught on first touch”和“Hamker”两种碰撞模型对褶型纤维过滤介质的气-固两相流动进行数值模拟.结果表明:压力损失和过滤效率数值计算值与经验关联式计算值吻合较好,误差在15%之内;将采用两种碰撞模型得到的过滤效率与经验关联式计算值进行比较,得出采用“Hamker”碰撞模型得到的过滤效率符合实际;在过滤介质上的沉积颗粒并不完全是纤维捕集,大多数颗粒是由形成的树枝状结构捕集;压降和单位面积沉积量随过滤时间的增长呈现指数增长趋势.     

深床过滤颗粒截留机理研究

对深床过滤过程中颗粒物与滤料之间的相互作用进行了理论分析,讨论了两者间的相互作用及影响因素对微絮凝深床过滤进行了中试研究,考察了1～l0μm粒径颗粒在500cm滤床中的截留情况,并连续65h监测滤柱水头损失的变化;在滤速为24m/h情况下,计算了1～10μm粒径颗粒所受的水流剪切力;利用理论分析,分别讨论了表面电位为-25mV及-125mV、粒径为1～10μm的颗粒与滤料之间的物理化学作用力.理论计算值对实验结果进行了很好的解释,说明可以通过颗粒与滤料间的作用力分析来研究均质滤料深床过滤运行规律.     

空气过滤中气体流速对滤饼的影响

研究了过滤风速对滤饼空隙率的影响,同时研究了反吹风速与滤饼残余阻力的关系,并进一步探讨了滤饼与滤料附着力的计算。结果表明:过滤速度的增加会导致滤饼层阻力增加和空隙率的减少,过滤速度的增加会导致滤饼层残余阻力的增加,利用反吹风速与压力损失的变化关系,可以估算得到粉尘与滤料的附着力。