基于全光谱VOCs降解的三维网流体力学与阻力特性研究

发布时间：2020-11-02 20:34

　　 当前,挥发性有机物(VOCs)污染问题日益严重,受到各国的重视和关注。光催化氧化技术因其具有无二次污染且能耗低的巨大优势逐渐成为国内外研究VOCs治理的前沿技术。然而光催化氧化技术目前大多采用紫外光照射,可见光利用率低。因此,本文提出了一种全光谱VOCs降解方案,对基于全光谱VOCs降解的三维立体丝网的流体力学行为与阻力特性进行了数值模拟和实验研究,同时将可见光光催化剂氧化铋与金属丝组装,并进行了全光谱光催化氧化降解VOCs的实验研究。运用计算流体力学软件FLUENT对三维立体丝网内流场和阻力特性进行数值模拟研究,得到了不同气流参数和结构参数对阻力特性的影响规律:随着气体进口流速的增加,三维立体丝网的压降逐渐升高且呈近二次曲线的规律变化,但总体上压降较小;低流速下,网丝直径的增加对三维立体丝网压降几乎没有影响,但是当气体流速达到一定值后随着网丝直径的增加,三维立体丝网的压降升高;这是由于气体流过三维立体丝网时,会产生大量的微涡流,涡流耗散能量,使压降升高。建立三维立体丝网压降测量实验装置,对其阻力特性进行实验研究,结果显示实验测得的压降数据与数值模拟结果的误差在工程应用允许的范围之内,验证了数值模拟计算方法的可靠性和准确性。此外,随着丝网层数的增加,丝网的压降逐渐升高,当进口速度为5m/s时,多层丝网的压降几乎是单层丝网压降的叠加,但是当进口速度达到10m/s时,丝网每增加一层,丝网的压降大约只升高30 Pa左右。运用粉体烧结法将可见光光催化剂Bi_2O_3与金属丝进行组装,以苯和甲苯作为处理对象,进行全光谱光催化氧化降解VOCs实验研究。结果表明:苯和甲苯的降解率随初始浓度的增加而降低,随光照时间的延长而升高。在相同的条件下,甲苯的降解率高于苯的降解率。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X701;O643.36;O644.1
【部分图文】：

图 1-1 我国工业 VOCs 排放源的行业分布情况Fig. 1-1 The distribution of industrial VOCs emissions in Chin类繁多，来源广泛，对人类的健康和大气环境都会造引起人体呼吸系统疾病，具有较强的致癌性和毒性[

VOCs控制技术示意图

CFD模拟流程图
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本文编号：2867540