醋纤香烟滤嘴截留烟碱及香烟烟气室内扩散规律的模拟研究

发布时间：2017-10-05 03:37

  本文关键词：醋纤香烟滤嘴截留烟碱及香烟烟气室内扩散规律的模拟研究

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【摘要】：随着人们生活质量的提高,室内颗粒物污染及对人体健康的危害日益受到重视。香烟燃烧产生的烟气作为室内污染的重要污染源之一,无论经抽吸由滤嘴进入人体或扩散于室内环境,都会对人体健康造成极大的危害。本文基于FLUENT软件,为减少香烟抽吸过程中烟碱对人体健康的危害,在ISO抽吸模式下,采用标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法和多孔介质模型对普通醋纤香烟滤嘴内烟气温度与烟碱截留规律进行研究。结果表明抽吸过程中烟气总焓随时间逐渐降低;烟碱在轴向上迁移速度快,但随着向吸食端扩散,烟碱温度逐渐降低,速度减慢,截留量也不断减少;径向上烟碱在热泳力作用下,布朗无规则运动加剧,烟碱在每一截面上分布较分散,烟碱截留效率降低。普通醋纤香烟滤嘴的烟碱模拟截留效率为30.59%,与相同实验条件下测得的效率接近。在相同的条件设置下,对包括20 mm普通滤嘴、外置沟槽滤嘴(18+10 mm)、内置沟槽滤嘴(10+18 mm)、外置沟槽滤嘴(22+6 mm)、空腔滤嘴(18+7 mm)、空腔滤嘴(11+6+11 mm)的不同结构滤嘴截留烟碱的情况进行模拟研究,并比较不同结构滤嘴截留烟碱的效果。结果表明,沟槽滤嘴较普通醋纤滤嘴具有更好的截留效果;外置沟槽滤嘴内烟碱先通过非沟槽段,截留效率高于内置沟槽滤嘴;对于普通醋纤滤嘴,减少滤嘴长度,烟碱截留效率降低;空腔滤嘴因空腔结构截留效率较低;烟碱截留效率外置沟槽滤嘴(18+10 mm)外置沟槽滤嘴(22+6 mm)内置沟槽滤嘴(10+18 mm)28 mm普通滤嘴空腔滤嘴(18+7 mm)空腔滤嘴(11+6+11mm)20 mm普通滤嘴,几种不同结构醋纤香烟滤嘴中,外置沟槽滤嘴(18+10 mm)截留烟碱的效果最好,为香烟滤嘴的选择及结构优化设计提供了理论依据。同时对香烟烟气在室内扩散的规律进行模拟研究。研究表明,香烟燃烧产生的烟气在室内扩散,要遵循流体流动方程、温度扩散方程及烟气的扩散方程等。烟气进入室内,气流速度大且与室内温差较大,烟气迅速进行热量交换,温度下降,速度减小。烟气继续向前扩散,在室内扩散范围增大。研究烟气在室内的扩散机理、扩散规律等,掌握烟气扩散的规律与路径,对预防和控制环境烟草烟气对人体健康的危害有着重要的意义。
【关键词】：香烟烟气 醋纤滤嘴 香烟滤嘴结构 烟碱分布 截留效率 室内扩散
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-28
• 1.1 室内环境14-19
• 1.1.1 室内环境概述14
• 1.1.2 室内环境污染14-18
• 1.1.3 室内空气质量18-19
• 1.2 香烟烟气概述19-22
• 1.2.1 香烟烟气成分20-22
• 1.2.2 香烟烟气危害22
• 1.3 香烟滤嘴22-24
• 1.3.1 香烟滤嘴概述22-23
• 1.3.2 香烟滤嘴的不同填充材质23-24
• 1.3.3 香烟滤嘴过滤机理24
• 1.4 CFD方法简介24-27
• 1.4.1 CFD概念24-26
• 1.4.2 控制方程26
• 1.4.3 离散化方法26
• 1.4.4 流场的求解计算26
• 1.4.5CFD的相关软件及应用26-27
• 1.5 本课题的研究目的、意义和内容27-28
• 1.5.1 研究目的及意义27
• 1.5.2 研究内容27-28
• 第2章 普通醋纤香烟滤嘴温度及烟碱的分布模拟28-40
• 2.1 香烟烟气截留研究进展28-29
• 2.2 香烟滤嘴截留效果实验测试29
• 2.3 模拟条件设置29-33
• 2.3.1 模拟几何模型及网格划分29-30
• 2.3.2 湍流模型与控制方程30-31
• 2.3.3 多孔介质模型31-33
• 2.3.4 数值模拟边界条件33
• 2.3.5 求解方法与求解控制参数33
• 2.4 结果与分析33-38
• 2.4.1 28 mm普通醋纤滤嘴内温度分布33-35
• 2.4.2 28 mm普通醋纤滤嘴内烟碱分布35-38
• 2.4.3 28 mm普通醋纤滤嘴的截留效率38
• 2.5 本章小结38-40
• 第3章 不同结构醋纤香烟滤嘴截留烟碱的研究40-66
• 3.1 滤嘴结构40-41
• 3.1.1 不同结构醋纤滤嘴研究进展40
• 3.1.2 不同结构醋纤滤嘴40-41
• 3.2 不同结构醋纤滤嘴截留烟碱的研究41-60
• 3.2.1 20 mm普通醋纤滤嘴41-45
• 3.2.2 外置沟槽滤嘴（18+10 mm）45-48
• 3.2.3 内置沟槽滤嘴（10+18 mm）48-51
• 3.2.4 外置沟槽滤嘴（22+6 mm）51-54
• 3.2.5 空腔滤嘴（18+7 mm）54-57
• 3.2.6 空腔滤嘴（11+6+11 mm）57-60
• 3.3 不同结构滤嘴的截留效果比较60-64
• 3.3.1 同一时刻不同滤嘴Y=0 截面烟碱分布60-61
• 3.3.2 抽吸结束时滤嘴烟碱体积分数的三维分布61-62
• 3.3.3 抽吸结束时轴向上烟碱体积分数分布62-63
• 3.3.4 不同结构滤嘴截留烟碱的效率对比63-64
• 3.4 本章小结64-66
• 第4章 香烟烟气室内扩散规律的模拟研究66-72
• 4.1 室内污染物66-68
• 4.1.1 室内污染物分布66
• 4.1.2 室内颗粒物的扩散66-67
• 4.1.3 室内空气流场的研究67-68
• 4.2 室内香烟烟气68-69
• 4.2.1 室内香烟烟气的分布68
• 4.2.2 室内香烟烟气的特征68-69
• 4.3 香烟烟气室内扩散的模拟69-70
• 4.3.1 几何模型的建立69
• 4.3.2 基本控制方程69
• 4.3.3 边界条件设定69
• 4.3.4 室内烟气扩散的模拟结果69-70
• 4.4 本章小结70-72
• 结论与展望72-74
• 结论72-73
• 展望73-74
• 参考文献74-83
• 致谢83-84
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录84-85
• 附录B 研究课题85

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本文编号：974587