汽车尾气旋风除尘器的关键技术研究

发布时间：2017-08-09 15:29

  本文关键词：汽车尾气旋风除尘器的关键技术研究

  更多相关文章： 水平旋风除尘器 入口倾斜角 自然旋风长 裂缝排尘 除尘效率

【摘要】：目前,国内由颗粒物消光作用引起的灰霾污染仍然呈现范围广,强度高,持续时间长的发展态势,而大气中柴油车尾气排放的颗粒物占了很大的比例。相对于原有尾气处理方式,笔者设想将成本低、适用性能好、结构简单等优势的旋风除尘器应用在柴油车现有的除尘系统中。本文的研究内容如下:(1)提出了柴油车尾气除尘的新方法:设计一种能够水平安装在柴油车底盘处,且对柴油车尾气具有明显的除尘效能的新型旋风除尘器,并利用仿真软件验证了该新除尘方法的可行性。(2)优化了新型除尘器的入口倾斜角。通过对新型除尘器内的流场,进行系列仿真分析得出:入口倾斜角30°左右时其对尾气的除尘效率相对较高。(3)提出了一种新型测量方法(自然旋风长度法)对除尘器的效率进行间接测量,并用此方法分析了新型除尘器在不同入口气流速度下,不同入口倾斜角与除尘效率之间的关系,结果表明:随着入口倾斜角变化,不同入口风速下最佳除尘效率对应的入口倾斜角在20°~30°范围内;当入口风速逐渐减小时,最佳除尘效率对应的最佳入口倾斜角呈减小趋势。(4)提出了这类除尘器新的排尘方法——裂缝法。在不影响气流运行状态下,在除尘器的锥体段上增加一定尺寸大小的轴向凸起裂缝,来达到除尘的目的。通过对裂缝凸起研究表明:当凸起高度为2mm时,除尘器内自然旋风长度最长,此时气流运行最好,除尘效率最优。(5)采用裂缝排尘法,分析了在不同颗粒物的粒径下,不同入口倾斜角与除尘效率之间的关系,结果表明:当颗粒物粒径相同时,随着倾斜角的增大,除尘器的除尘效率先缓慢增大后急剧减小,在30°时除尘效率最高;在相同入口倾斜角时,颗粒物粒径越大,除尘器的除尘效率越高。(6)建立旋风除尘器经典的数学模型,并将数值计算的结果与仿真分析结果进行对比,结果表明:仿真结果相对数值计算结果,其误差小于10%,从而以间接数据验证了利用软件仿真所得到结果的可信性。
【关键词】：水平旋风除尘器 入口倾斜角 自然旋风长 裂缝排尘 除尘效率
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.85
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景与研究意义9-11
• 1.1.1 汽车尾气是灰霾的主要来源之一9-10
• 1.1.2 机动车尾气的化学危害10
• 1.1.3 颗粒物的危害10-11
• 1.2 柴油车尾气颗粒物的概述11-12
• 1.3 柴油车尾气除尘方法的介绍12-15
• 1.3.1 颗粒物过滤器的捕集12-13
• 1.3.2 再生技术13-14
• 1.3.3 催化剂净化存在的问题14-15
• 1.4 旋风除尘器的研究现状15-17
• 1.5 本文创新点及研究的主要内容17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 新型除尘器的工作原理及验证分析18-29
• 2.1 新型旋风除尘器的工作原理18-19
• 2.2 新型旋风除尘器的模型19-21
• 2.3 仿真分析验证21-23
• 2.3.1 仿真软件的介绍21-22
• 2.3.2 网格的划分22-23
• 2.4 仿真参数的确定23-26
• 2.4.1 边界条件23-24
• 2.4.2 湍流强度24-25
• 2.4.3 雷诺数25-26
• 2.4.4 水力半径26
• 2.5 仿真结果分析26-27
• 2.6 本章小结27-29
• 第3章 新型除尘器入口倾斜角范围的研究29-35
• 3.1 自然旋风长的定义29-30
• 3.2 用自然旋风长来检测除尘效率的可行性30-32
• 3.2.1 自然旋风长与除尘效率的关系30-31
• 3.2.2 自然旋风长度的测量31-32
• 3.3 新型水平布置除尘器的自然旋风长度仿真图32-33
• 3.4 仿真结果分析33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 新型除尘器不同入口风速的研究35-41
• 4.1 应用自然旋风长度35
• 4.2 新型除尘器中不同入口风速的仿真图35-38
• 4.3 仿真结果进一步分析讨论38-40
• 4.3.1 从静压云图的角度解释38-39
• 4.3.2 从颗粒轨迹的角度解释39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 轴向裂缝在新型除尘器中的应用41-47
• 5.1 旋风除尘器的实体模型与网格模型41-42
• 5.2 仿真结果分析与讨论42-44
• 5.3 仿真结果进一步分析讨论44-46
• 5.3.1 从Z=0 轴向剖面静压云图分析44-45
• 5.3.2 从Z=350mm横向截面切向速度云图分析45-46
• 5.4 本章小结46-47
• 第6章 新型除尘器不同粒径的除尘效率研究47-51
• 6.1 除尘效率的概念47-48
• 6.2 仿真结果的分析48-50
• 6.3 本章小结50-51
• 第7章 仿真结果的论证51-59
• 7.1 旋风除尘器的数学模型51-54
• 7.1.1 计算旋风除尘器的切向速度51-53
• 7.1.2 计算旋风除尘器的压降53-54
• 7.2 本文实例的数学模型计算结果54-56
• 7.3 计算结果与仿真结果比较56-58
• 7.4 本章小结58-59
• 第8章 结论与展望59-61
• 8.1 结论59-60
• 8.2 展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 详细摘要67-71

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本文编号：646011