微米木纤维过滤汽车尾气的理论分析与实验研究

发布时间：2017-10-13 16:31

  本文关键词：微米木纤维过滤汽车尾气的理论分析与实验研究

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【摘要】：近年来,随着雾霾天、沙尘天气的增多,微米颗粒物的概念逐渐进入到人们的视野当中,人们也越来越多的关注PM2.5,PM10等一系列概念。而PM2.5的主要来源为汽车尾气,因此,本文总结了现有PM2.5过滤技术和相关过滤材料,提出一种新型过滤材料,微米木纤维作为滤芯的木基生态级PM2.5过滤器。本文通过气体流体的研究方法建立了尾气过滤装置内部相关计算模型,对模型进行了描述与假设,列出了一系列关于模型的基本理论控制方程。重要的是给出了纤维过滤器过滤效率计算公式,将截留效应考虑进来,得到了单纤维过滤总效率的数值,并看出了微米木纤维的比表面积和纤维过滤器过滤效率是成正比的关系,为后续实验研究打下坚实的理论基础。提出了微米木纤维和炭化微米木纤维过滤汽车尾气的过滤机理,介绍了微米木纤维对尾气颗粒的吸附性能及其通透性能。从微观角度验证了微米木纤维细胞的吸附作用。以实验和计算机模拟仿真相结合的方式对微米木纤维作为汽车尾气滤芯材料进行了研究。实验分析表明微米木纤维对PM2.5固体颗粒具有过滤作用,于是提出假设,制作多组滤芯,来验证假设的正确性。在反复多次实验后,验证了假想理论的正确性,为今后研究微米木纤维滤芯提供了强有力的实验支撑。又在计算机模拟仿真FLUENT软件上做了一系列模拟仿真,在整个仿真过程中,通过建立三维模型,运用FLUENT软件对模型进行合理划分网格和边界条件设定,得到了木纤维表面流体力学分析结果。经过理论公式推算,验证了微米木纤维对PM2.5固体小颗粒有着良好的吸附作用。为解决我国汽车尾气中细微颗粒物的过滤问题,及汽车PM2.5过滤器的设计提供了途径和理论支撑。
【关键词】：微米木纤维 滤芯 PM2.5 过滤机理 流体分析
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究的目的与意义10-11
• 1.1.1 课题背景10-11
• 1.1.2 研究的目的与意义11
• 1.2 汽车尾气污染物含量及其危害11-12
• 1.2.1 汽车尾气污染物含量12
• 1.2.2 汽车尾气的危害12
• 1.3 国内外微米木纤维的研究现状分析及其发展动态分析12-15
• 1.3.1 国外微米木纤维研究现状分析12-13
• 1.3.2 国内微米木纤维研究现状分析13-14
• 1.3.3 微米木纤维的发展前景14-15
• 1.4 论文研究的主要内容15-16
• 2 微米木纤维吸附尾气细微颗粒的理论分析16-27
• 2.1 气体流流体的研究方法16-17
• 2.2 尾气过滤装置内部计算模型17-19
• 2.2.1 模型描述17
• 2.2.2 模型假设17
• 2.2.3 数学模型17-19
• 2.3 木纤维过滤芯过滤效率计算19-26
• 2.3.1 过滤效率计算步骤19-20
• 2.3.2 截留效应20-24
• 2.3.3 木纤维过滤芯过滤效率24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 微米木纤维过滤汽车尾气的过滤机理研究27-33
• 3.1 微米木纤维过滤汽车尾气的过滤机理研究27-31
• 3.1.1 微米木纤维过滤汽车尾气的过滤机理27-28
• 3.1.2 炭化微米木纤维过滤汽车尾气的过滤机理28-29
• 3.1.3 影响捕集作用因素的修正29-30
• 3.1.4 微米木纤维对尾气颗粒的吸附性能30-31
• 3.1.5 微米木纤维的通透性能31
• 3.2 微米木纤维的优良性能31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 4 微米木纤维过滤汽车尾气的实验研究33-48
• 4.1 微米木纤维的加工工艺33-34
• 4.2 微米木纤维加工设备的选择34-35
• 4.3 微米木纤维的制备35-38
• 4.3.1 微米木纤维对原材料、含水率及刀具的要求35-36
• 4.3.2 三种微米木纤维滤芯的制备36-38
• 4.4 微米木纤维过滤汽车尾气实验条件38-39
• 4.5 微米木纤维过滤汽车尾气实验分析39
• 4.6 检测木纤维表面成分方法39-41
• 4.6.1 电镜实验准备39-40
• 4.6.2 电镜实验40-41
• 4.7 微米木纤维过滤汽车尾气实验结果41-46
• 4.7.1 纯微米木纤维(试样A)吸附汽车尾气15分钟41-42
• 4.7.2 增大比表面积的微米木纤维(试样B)吸附汽车尾气15分钟42-44
• 4.7.3 增大比表面积的微米木纤维(试样C)吸附汽车尾气30分钟44-45
• 4.7.4 炭化后的微米木纤维(试样D)通尾气30分钟45-46
• 4.8 微米木纤维滤芯没有发生燃烧现象的解释46
• 4.9 几种滤芯的实验结果分析46-47
• 4.10 本章小结47-48
• 5 微米木纤维过滤装置的模拟仿真分析48-58
• 5.1 FLUENT软件分析介绍48-51
• 5.1.1 FLUENT的前置功能模块——Gambit49-50
• 5.1.2 FLUENT操作界面50-51
• 5.2 微米木纤维应用软件数值模拟步骤51
• 5.3 网格划分及FLUENT数值计算模型分析步骤51-55
• 5.3.1 网格的划分51-52
• 5.3.2 FLUENT数值计算模型分析步骤52-55
• 5.4 微米木纤维应用软件模拟计算结果及分析55-57
• 5.4.1 FLUENT计算生成的残差曲线55-56
• 5.4.2 压力云图56-57
• 5.4.3 速度矢量图57
• 5.5 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64-65

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本文编号：1025942