入口速度对静电monolith过滤器通道过滤性能的影响

采用单通道理论模型分析了表面带有静电的monolith过滤器通道的过滤性能。重点研究了气流入口速度大小和方向对通道捕获效率的影响,为设计和制造高效率低能耗的monolith过滤器提供理论指导。结果表明:对于直径1μm以下粒子气流入口速度大小u0的增加会降低通道的捕获效率,当u03 m/s时,通道的捕获效率接近于零,对于直径1μm以上粒子随着气流入口速度u0的增加,通道的捕获效率先减小后增大,出现一个极小值;在保证过滤器流量下,气流入口角度的增大会增加通道对直径1μm以上粒子的捕获效率,而对直径1μm以下粒子的捕获效率几乎没有影响。     

驻极体空气过滤器对办公环境PM2.5的净化效果

针对办公环境PM2.5的净化问题,现场测试了以3种不同过滤面积的驻极体空气过滤器为核心过滤元件的空气净化器的过滤性能,并与普通高效微粒空气过滤器(high-efficiency particulate air,HEPA)、初效碳纤维滤层和活性炭滤网等进行了对比.测试点为上海某三楼办公室座位区离地面1.1m处人体坐姿呼吸平面.采用蜡烛烟雾作为室内微细颗粒污染物的来源.分别测试了40 min内PM2.5的质量浓度衰减值和相应运行功率,并计算了净化器处理风量和洁净空气量.结果表明,过滤面积在0.20～0.54 m2范围内驻极体过滤器的过滤效率随面积增加而提高;过滤面积为0.29 m2的驻极体处理风量最大;以洁净空气量与功率的比值作为指标,可以直观判断出净化效果最好的是初效滤网叠加过滤面积为0.54m2的驻极体过滤器;该工况下40 min内PM2.5浓度衰减率与HEPA几乎相同且均接近70％,但是洁净空气量大于HEPA.     

风机盘管回风口加装驻极体过滤器过滤PM_(2.5)性能分析

针对空调系统末端装置用风机盘管不具备过滤PM_(2.5)功能的问题,在风机盘管回风口加装具有低阻特性的驻极体空气过滤器进行了性能测试分析。以蜡烛燃烧产生的颗粒物作为室内PM_(2.5)的尘源,将3种不同过滤面积的驻极体空气过滤器分别安装在风机盘管回风口,测试了风机盘管在不同风量(额定风量、75%额定风量、50%额定风量)下运行时其对PM_(2.5)过滤性能及在30 min内室内PM_(2.5)浓度衰减率。结果表明:加装驻极体空气过滤器后风机盘管瞬时过滤效率可达到66%以上、在30 min内室内PM_(2.5)的浓度衰减率可以达到54.8%以上;在相同风量下风机盘管的瞬时过滤效率、处理风量随加装过滤器过滤面积增加而提高;以PM_(2.5)浓度衰减率作为指标,可以判断出回风口加装过滤面积为1.88 m2的过滤器净化效果最优,其在不同风量下30 min内PM_(2.5)浓度衰减率分别为87.4%、84.7%和77.3%,且在不同风量下工作时均能在30min内使室内PM_(2.5)浓度达到环境空气质量标准一级日平均浓度限值。     

纤维膜过滤特性的数值模拟

一个高性能过滤膜除了与纤维自身结构参数有关联外,过滤时的操作条件对其也有重要影响。为研究纤维膜过滤效率、过滤压降与过滤速度、孔隙率以及过滤膜厚度之间的关系,以更好地对实际过滤进行优化,本研究从纤维膜的过滤机理进行出发,采用FLUENT多孔介质离散相模型对纤维过滤器的流场进行模拟。结果表明,膜前后压降会随着过滤速度和膜厚度的增大而增大;一定范围内纤维膜孔隙率适度增加,截留率变化不大,但是膜压差会逐渐减小;同时过滤速度对颗粒截留率有影响,速度增大时,粒子轨迹发生偏移,导致过滤膜一部分过早发生堵死,而一部分作用减弱,影响了过滤效果。     

电袋复合除尘器阻力特性研究

利用电袋复合除尘器试验平台,探讨了清洁滤料过滤阻力特性、电场与过滤风速对过滤阻力的影响及本体阻力与测试风量的关系。结果表明:清洁滤料过滤阻力与过滤风速成线性关系,滤料阻力系数为5.39×10~7 m~(-1);无电场作用下,过滤阻力增长率为2.31Pa/min;而65kV电场作用下,过滤阻力增长率仅为0.63Pa/min,主要因为在电场作用下,颗粒层渗透率增大,且荷电粉尘在滤料表面排列疏松,空隙较多,过滤阻力增加慢,可以有效延长喷吹时间,减少喷吹过程对滤袋的冲刷;过滤阻力增长率随过滤风速的增加而增加,过滤风速由0.65m/min增加到0.97m/min,过滤阻力增长率由0.13Pa/min增加到0.63Pa/min;电袋复合除尘器本体阻力(ΔP,Pa)和测试风量(Q,m~3/s)的拟合方程为ΔP=72.15Q~2+25.07Q。     

脉冲喷吹大风量滤筒除尘器的清灰变化过程研究

褶皱比高、过滤面积大的大风量滤筒除尘器存在不完全清灰的随机性更大,因为脉冲清灰过程中脉冲气流在滤筒内的流场分布不均引起滤筒侧壁压力的不均匀分布。主要通过检验大风量滤筒(325×1 000 mm)侧壁压力峰值变化过程和探寻引起侧壁压力峰值分布的气流动态变化过程。实验结果表明,冷态实验时,有诱导喷嘴时,滤筒侧壁压力峰值呈现从上到下减小的趋势,滤筒侧壁压力变化过程与滤筒上粉尘剥落的过程相一致;动态实验时,随着过滤风速增大,滤筒侧壁压力峰值出现增大的现象,因为脉冲气流受到系统过滤气流的影响,脉冲气流在轴向的速度降低的要缓慢一些,动压转化为静压的速度要缓慢一些,出现滤筒650 mm位置侧壁压力峰值明显增大,而在滤筒850 mm位置侧壁压力峰值并未增大,将动态实验用于实际现场,结果表明,长时间运行滤筒底部出现清灰效果差的现象。     

脉冲电晕反应器结构对乙硫醇消除效果的影响

研究了脉冲电晕等离子体反应器结构的变化对乙硫醇消除效果的影响规律。结果表明,在反应器内设置折流板,可以增加气流的湍动程度,有利于活性粒子与污染物的充分接触,从而提高消除率。高压电极间距对电晕区范围及消毒效果有较大影响,间距较小将导致各电极产生的电场相互干扰明显,消除率减小;而电极间距过大,虽然电极间电场分布相互干扰小,但是反应器内可排布的电极数减少,总电晕区减少,消除率也减小。根据实验结果,电极间距设置为50 mm比较合理。另外,在相同的电场强度和脉冲频率下,毛刺形高压电极比线电极结构能耗低,能量利用率高。     

管式生物过滤器去除乙苯废气

生物过滤由于其良好的成本效益和环境友好性已经成为控制挥发性有机化合物(VOCs)含量和气味气体排放的常规技术。营养物质的均匀分布、生物膜和介质床内的气体流是成就一个性能优良的生物过滤器至关重要的因素。而由本实验室开发的管式生物过滤器(TBFs)已被证明具备此优势。本实验的管式生物过滤器以聚氨酯海绵作为填料,研究在不同有机负荷、气体停留时间(EBCT)、进气量和表面活性剂等条件下乙苯废气的去除效率(RE)。实验同时记录了管式生物过滤器启动阶段的表现。初期使附着在填料上的微生物暴露在浓度为40 mg/m3的乙苯废气中40 d,此时的气体停留时间为15 s,使微生物慢慢适应并逐步降解乙苯废气;然后连续地控制管式生物过滤器的入口乙苯浓度为40、80、120和160 mg/m3,以使有机负荷逐步升高。结果表明,乙苯去除效率随着有机负荷的增大而逐步减小。当气体停留时间从15 s增加到30 s和60 s,而有机负荷控制在38.60 g/(m3·h)时,乙苯废气去除效率略微增加。此外,随着进气量的增大乙苯废气的最大平均去除效率有所下降而此时的降解容量增大,这个过程中乙苯进气浓度保持不变。结果还表明,在营养液中加入聚乙二醇辛基苯基醚这种表面活性剂可以提高乙苯废气的去除效率。     

一次回风空调系统PM_(2.5)污染控制策略

基于浓度守恒原理建立了一次回风空调系统室内PM_(2.5)浓度模型,研究了过滤器分别安装在新风段、回风段和送风段时过滤效率和新风量的变化对室内PM_(2.5)浓度的影响。模拟结果表明:在室外PM_(2.5)浓度大于室内初始值的条件下,过滤器安装在送风段或回风段时,减少新风有利于室内PM_(2.5)污染控制,过滤器安装在新风段时,根据过滤器效率调节新风,过滤效率小于临界效率,减小新风有利于室内污染控制;在室外PM_(2.5)浓度小于室内初始值的条件下,过滤器安装在送风段或新风段时,增加新风有利于室内PM_(2.5)污染控制,过滤器安装在回风段时,也存在临界效率,过滤效率小于临界值,增加新风有利于室内PM_(2.5)污染控制。     

颗粒物粒径和有机物分子量对超滤膜污染的影响

采用不同孔径和截留分子量的膜对原水进行预过滤,研究不同粒径的颗粒物和不同分子量的有机物对膜污染的影响。结果表明,随着预过滤膜孔径或截留分子量的减小,原水中浊度、CODMn、DOC和UV254的去除率逐渐提高,超滤膜运行的跨膜压力(TMP)比直接过滤原水时降低;经孔径为1.2μm和0.45μm的膜预过滤后,超滤膜运行的TMP仍上升较快,而经过截留分子量为100 kDa及以下膜预过滤后,膜污染比较缓慢。对膜阻力构成分析的结果表明,随着预过滤膜孔径或截留分子量的减小,超滤膜运行过程中的表面饼层阻力逐渐减小,堵孔阻力也有明显降低,但预膜滤不能有效降低膜的吸附阻力。超滤膜表面的扫描电镜观察结果表明,经过截留分子量在100 kDa及以下的膜预过滤后,超滤膜表面比较干净,此时的膜过滤阻力主要来源于吸附和堵孔阻力。     

滤袋数目对翼形上进风袋式除尘器内流场影响的数值模拟研究

针对实际运行过程中,袋式除尘器滤袋使用寿命短,压力损失过大的问题,本文以翼形上进风袋式除尘器为研究对象,采用CFD(computational fluid dynamics)技术模拟分析不同滤袋数(分别为92、88、84、80、76和72)时袋式除尘器内气流分布和压力损失规律。主要考察了流量分配系数、最大流量不均幅值、气流迹线、滤袋表面速度分布与压降等指标。结果表明,滤袋数为76个时,气流分布最为均匀,各滤袋负载均衡;相同过滤速度下,装置的压降随滤袋数目的增加而上升,即压降大小顺序为9288847672;与72个滤袋相比,76个滤袋的可用过滤面积更大。综合考虑,袋式除尘器的最优滤袋数目为76个。模拟结果为袋式除尘器的设计和优化提供了依据。     

SCR脱硝反应器烟道内部流场的数值模拟与优化

为优化无锡某电厂选择性催化还原脱硝反应器烟道内部流场,研究导流板和整流器对流场的影响,基于FLUENT软件和SIMPLE算法,采用RNG k-ε湍流模型和离散相模型数值模拟导流装置安装前、安装后和优化后3种情况下的烟道内部气流流动和固体颗粒流动.研究表明,导流板可以改善烟道内气流分布,同时保证气流进入催化剂层前的速度小于6 m/s,速度不均匀系数小于15％;整流器对改善气流流动、避免涡流存在具有重要作用,且对压降影响较小;合理的导流板结构和布置可以有效减小压降,导流板优化后压降降低至109.9 Pa.     

颗粒层过滤压力损失的实验研究

为减小颗粒层过滤器过滤压力损失及降低运行费用,探寻颗粒层过滤压力损失的变化规律及减低其压力损失的途径,合理地确定清灰周期,通过建立颗粒层实验装置,在稳态过滤及非稳态过滤2种条件下,进行过滤压力损失的单因素及正交实验研究,得出了过滤风速、过滤入口粉尘浓度及过滤时间对颗粒层过滤器压力损失的影响规律。通过回归分析得出了颗粒层过滤器压力损失在稳态过滤及非稳态过滤过程的关联计算式及计算式的适用范围,关联计算式计算结果与相关文献对比结果基本吻合。     

单纤维过滤介质表面尘粒捕集的随机模拟

基于控制面概念和粒子运动轨迹计算,建立单纤维过滤介质表面尘粒捕集的三维随机计算模型,采用Ku-wabara流场表征单纤维表面的气流绕流特征。计算分析了St数、无量纲粒径及单纤维过滤模型填充密度对沉积物形态结构和积尘状态下单纤维捕集效率的影响。结果指出,St数对沉积物形态结构具有显著作用,随St数减小,沉积物由紧密的堆积结构演变为分叉显著的树枝状结构。模拟结果还发现,无论过滤条件如何变化,无量纲单纤维捕集效率随捕集粒子数呈近似线性增加关系。     

无机微滤膜过滤阻力的研究

本文采用孔径为0.8μm,0.2μm和50nm的无机微滤膜，考察了不同情况下膜的过滤阻力分析情况，对于造纸黑液，当浓度较低时，过滤阻力由膜阻力，吸附阻力，堵孔阻力和浓差极化阻力共同控制，当浓度较高时，吸附阻力起主要作用，过滤1g/L聚乙二醇溶液的试验结果表明，不同孔径膜的过滤阻力构成是不同的，孔径越小则吸附阻力越小，但浓差极化阻力会显著增加。     

无机微滤膜过滤阻力的研究

本文采用孔径为 0 .8μm、0 .2 μm和 5 0nm的无机微滤膜 ,考察了不同情况下膜的过滤阻力分布情况。对于造纸黑液 ,当浓度较低时 ,过滤阻力由膜阻力、吸附阻力、堵孔阻力和浓差极化阻力共同控制 ;当浓度较高时 ,吸附阻力起主要作用。过滤 1g/L聚乙二醇溶液的试验结果表明 ,不同孔径膜的过滤阻力构成是不同的 ,孔径越小则吸附阻力越小 ,但浓差极化阻力会显著增加     

含重金属Cu元素模拟尘源气溶胶的试验研究

重金属元素易富集于大气颗粒物中且会对人体造成较大危害,为进一步提高高效空气过滤器性能,有针对性地去除含重金属元素的颗粒物,提出了有关过滤器测试标准要求外的新的人工尘源气溶胶发生溶液CuSO4,并从相关性、粒谱分布、分散度等方面对其能否满足测试气溶胶的要求进行验证分析。结果表明:(1)CuSO4和KCl间的相关系数(R2)为0.991 52,相关性很好;NaCl、KCl和CuSO4气溶胶的几何标准差分别为0.88、0.85、0.81,呈单分散且分散程度接近,可很好地满足测试气溶胶要求。(2)随发生溶液浓度的增加,气溶胶峰值粒径增大,导致分散度增加;随喷气压的增加,气溶胶峰值粒径减小,分布趋于集中。发生溶液浓度和喷气压对CuSO4和KCl气溶胶峰值粒径、粒子数浓度和分散度作用规律的一致性进一步证明了CuSO4气溶胶作为测试气溶胶的可行性。     

不同超滤膜过滤天然有机物的膜污染特性研究

超滤膜的截留分子量、天然有机物的分子量分布以及两者之间的相对关系对于膜污染以及过滤阻力的组成有很大的影响。MWCO140kDa、70kDa、30kDa、10kDa、4kDa和1kDa的超滤膜过滤10mg/L腐殖酸溶液和未名湖湖水的试验结果表明,在过滤初始时刻就发生了膜污染,膜的截留分子量越大,膜污染越显著。在长期过滤的过程中,截留分子量>10kDa的超滤膜的过滤阻力受到膜污染的控制,膜孔堵塞和膜面形成凝胶层是造成膜污染的主要原因;当膜的截留分子量≤10kDa时,过滤阻力主要由膜本身固有的阻力决定,膜污染影响较小。不同浓度、类型的腐殖酸溶液和不同种类的超滤膜过滤试验数据分析表明,当膜对腐殖酸分子的截留率超过40%时,膜污染的程度会逐渐减小,过滤阻力将由膜本身固有的阻力控制。     

多孔孔板水力空化反应器的水力特性

设计不同孔分布的孔板空化反应器,通过测定空化数及.OH产生量,研究多孔孔板水力空化反应器空化特性,为高性能多孔孔板水力空化反应器的设计奠定基础。实验结果表明,空化数随孔板孔径的增加、入口压力的减小和溶液温度的升高而增大;.OH产生量随孔板孔径的减小和运行时间的增加而增加,随入口压力和溶液温度的升高先增加后减小。结果表明,多孔孔板水力空化反应器的水力空化效果与孔板结构及操作条件有关。     

不同后整理工艺方法对袋式除尘器滤料过滤性能的影响

选取6种不同后整理方法处理的涤纶针刺滤料,通过实验研究探索不同后整理方法对袋式除尘器滤料过滤性能的影响关系。结果表明:过滤效率方面,在1 m/min过滤风速下,6种滤料对粒径≥0.26μm的颗粒物的分级过滤效率分别为轧光滤料≥47.74%、烧毛-轧光滤料≥54.82%、PTFE涂层滤料≥65.14%、PTFE浸渍≥61.86%、覆膜滤料≥97.54%、抗静电滤料≥49.09%,PTFE覆膜、涂层、浸渍后整理方法对滤料过滤效率的提高有显著作用;过滤阻力方面,PTFE覆膜、浸渍滤料的过滤阻力远大于其他4种滤料,PTFE覆膜、浸渍后整理方法可大幅增大滤料过滤阻力,而其他4种后整理方法对滤料过滤阻力的影响差距不大;过滤品质因数方面,品质因数Q值由大到小为:PTFE涂层滤料抗静电滤料烧毛-轧光滤料轧光滤料覆膜滤料PTFE浸渍滤料,综合滤料的过滤效率和阻力因素,涂层后整理方法可使滤料具有低阻高效的性能特征。