电晕离子风湿烟羽治理机理研究及计算分析

发布时间：2021-07-19 22:45

　　为分析电晕离子风除湿的机理,探究不同电压下等离子场与流场的分布以及影响收水效果的因素,利用COMSOL软件进行数值模拟,计算了电除雾器一维等离子场,得到了电子与离子的分布规律和空间电荷密度;通过附加体积力的方法,计算了不同条件下离子风的分布情况和变化规律;选取内置层流混合物模型进行两相流模拟,分析电场对电除雾器收集液滴的效果。研究表明:阳离子大量集中在电晕极附近,而阴离子则充满电晕外区,使得电除雾器内大部分区域充满了负电荷;由于阴离子受电场力而形成的离子风,在电除雾器内将空气吹卷至筒壁,而且随着电势差的增大,空间电荷密度越大,离子风速度越大。通过对比施加电场前后除雾器出口液滴浓度,发现离子风使得出口水汽量减少近25.8%,验证了电晕离子风除湿的可行性。 

【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

电除雾器截面图

图1 电除雾器截面图考虑到模型的对称性和等离子场计算的高度复杂性,在计算等离子场时,采用一维模型,网格数设定为2 000。计算流场时,采用二维轴对称模型,划分非机构化网格,网格总数为15 415,如图3所示。二维计算网格无关性验证设定阴极电势-20 kV,结果如表3所示。

利用COMSOL软件,选取等离子场模块与电场模块,通过耦合计算出计算域静电场和空间电荷分布;选取层流模块,通过加载体积力计算电除雾器内流场;选取内置层流混合物模型进行两相流模拟,求解加载电场前后流场中的液滴浓度瞬态分布,并通过积分的方法在出口界面上求取平均浓度进而求得除雾效率。电晕极设置电势,等离子场条件为金属接触,二次电子发射系数取0.05,收雾极接地,电势为零。由于几何模型的对称性,电晕线上为对称边界条件。碰撞截面反应数据通过导入Tomsend系数表并规定反应速率。研究-20～-80 kV不同电势下的电场与等离子场分布。两相流分别选取空气和液态水作为连续相和离散相,物质性质采用软件数据。液滴直径为4.2 μm,环境温度为293.15 K。除雾器下端为雾气进口,设定进口速度1.5 m/s,空气与液滴进口速度相同无相对滑动,液滴体积分数为0.02;上端为出口条件,不抑制回流的产生。左侧是对称边界条件,右侧为无滑移壁面条件。打开重力加速度项以及体积力项,分别模拟重力和电场力对流场的影响,电场强度等效为一个重力加速度。流场初始时刻液滴浓度为零。

【参考文献】：
期刊论文
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[5]火力发电厂冷却塔除雾收水的热力学分析[J]. 杨昭,郁文红,吴志光.  天津大学学报. 2004(09)

硕士论文
[1]冷却塔内电除雾器直流放电及除雾性能的研究[D]. 董杰亮.北京交通大学 2012



本文编号：3291572