国家重点研发计划成果 西安交通大学谭厚章教授团队
发布日期:2020-12-18 01:57   来源:未知   阅读:

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细颗粒物排放是造成大气污染的重要原因之一,其中亚微米颗粒粒径小于1 μm,比表面积大,易富集有毒污染物。工业用煤燃烧过程中产生的亚微米颗粒物已成为大气中亚微米颗粒物的主要来源。湍流团聚通过在传统工业除尘设备前端增加团聚装置以促进亚微米颗粒物的长大,进而提高传统除尘器对亚微米颗粒物的脱除效率。

前人研究多集中在理论分析和建模上,但鲜见扰流件的形状对颗粒物团聚的影响。西安交通大学谭厚章教授团队考虑湍流和布朗运动引起的颗粒物团聚,建立数值模型来分析不同烟气流速对颗粒物团聚特性的影响以及亚微米颗粒物在不同形状扰流件中的团聚情况。

摘要:亚微米颗粒物(Submicron Particle)是大气污染物的重要来源之一,危害人体健康,湍流团聚是脱除燃煤烟气中亚微米颗粒的重要手段。利用k-ε湍流模型与离散相(DPM)模型,在亚微米颗粒物湍流团聚试验平台基础上建立了一个由湍流效应和布朗运动共同作用的亚微米颗粒团聚过程的数值模型,根据试验数据对模型进行合理性验证,研究了湍流团聚器的进口流速、扰流件排布、扰流件形状对亚微米颗粒团聚特性的影响规律。结果表明:扰流件迎风面和扰流件的纵向尾迹区是碰撞和聚集的主要区域;小粒径亚微米颗粒物的团聚效率明显大于大粒径,从粒径593.5 nm处团聚效率开始变为负数;不同流速下,由于更小粒径颗粒物在涡流中跟随能力更强,PM0.1的团聚效率均大于PM1,湍流团聚器的进口流速不宜过大,以保证亚微米颗粒物所需要的停留时间。模拟所采用的三棱柱错排扰流件的最大团聚效率对应的流速为5 m/s;亚微米颗粒物在顺排、错排结构的团聚效率差别不大,但顺排和错排结构对亚微米颗粒物的作用机制有较大差别,顺排结构扰流件尾迹区的涡街得到充分发展,而错排结构包含更多迎风面,增大了颗粒物碰撞几率,更易受到侵蚀;此外,单个扰流件条件下,由于Y型扰流件的产涡能力更强,比圆柱型扰流件和三棱柱型扰流件具有更好的湍流团聚效果。

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试 验

图1 亚微米颗粒物湍流团聚试验台

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