基于超声雾化联合声波团聚去除燃煤飞灰可吸入颗粒物的实验研究

发布时间：2023-12-22 07:59

　　煤炭是我们国家的主要燃料,对各行各业的发展也都意义重大。然则其燃烧过程中产生的燃煤飞灰则是可吸入颗粒物的本源,对环境以及身体健康危害很大,尤其是可吸入颗粒物PM2.5。因此如何去除粉煤灰中的可吸入颗粒物已成为全国乃至全球学者的研究重点。声波团聚作为目前研究最多的一种预处理技术,它是使燃煤飞灰可吸入颗粒物在声场中碰撞、团聚变大,再通过传统的除尘设备予以去除。本文在上海财政资助的“绿色能源与动力工程”科研团队项目的支持下,与上海交通大学机械与动力学院相关团队合作完成,首先设计并搭建超声雾化联合声波团聚的实验台,分别对比高频段和低频段对颗粒物团聚效率的影响;接着依次讨论了声强、颗粒物初始参数以及停留时间对团聚结果的影响并找到最佳团聚频率。实验结果表明:低频段的团聚效果优于高频段,最佳频率出现在低频段的900Hz处。在最佳频率下,单独加声场时,提高声强、颗粒物浓度以及延长停留时间,团聚效率分别为20.67%、20.22%、21.22%;当同时加雾化和声场时,团聚效率分别为34.86%、34.76%、35.42%。与只加声场相比,团聚效率提高15%左右。在实验过程中分别采集团聚前和团聚后的样品,...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 可吸入颗粒物的来源
        1.1.2 可吸入颗粒物的危害
    1.2 可吸入颗粒物声波团聚技术的研究进展
        1.2.1 可吸入颗粒物的预处理技术
        1.2.2 声波团聚技术机理的研究进展
    1.3 超声雾化联合声波团聚实验的团聚机理研究进展
        1.3.1 声波团聚的团聚机理研究进展
        1.3.2 雾化提高团聚效率的理论依据
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 实验装置及方法
    2.1 实验台的设计及搭建
        2.1.1 实验台的设计
        2.1.2 实验台的搭建
    2.2 实验设备的介绍
        2.2.1 给粉装置
        2.2.2 声源装置
        2.2.3 团聚室
        2.2.4 雾化装置
        2.2.5 采样及测量装置
        2.2.6 尾气处理装置
    2.3 实验方法
    2.4 本章小结
第3章 高低频声源对声波团聚效果的实验研究
    3.1 高频声源对声波团聚效果的实验研究
        3.1.1 声强对高频声波团聚的影响
        3.1.2 初始浓度对高频声波团聚的影响
        3.1.3 团聚室停留时间对高频声波团聚的影响
        3.1.4 高频声场团聚实验研究小结
    3.2 低频声源对声波团聚效果的实验研究
        3.2.1 频率对低频声波团聚的影响
        3.2.2 声强对低频声波团聚的影响
        3.2.3 初始浓度对低频声波团聚的影响
        3.2.4 停留时间对低频声波团聚的影响
        3.2.5 低频声场团聚实验研究小结
    3.3 声波团聚的电镜图分析
    3.4 本章小结
第4章 超声雾化联合声波团聚的实验研究
    4.1 超声雾化联合声波团聚的实验研究
        4.1.1 频率对超声雾化联合声波团聚效率的影响
        4.1.2 声强对超声雾化联合声波团聚效率的影响
        4.1.3 初始浓度对超声雾化联合声波团聚效率的影响
        4.1.4 停留时间对超声雾化联合声波团聚效率的影响
    4.2 超声雾化联合声波团聚电镜图
    4.3 本章小结
第5章 声波团聚的模拟方法
    5.1 声波团聚的动力学方程
    5.2 声波团聚的核函数
        5.2.1 同向团聚核函数
        5.2.2 流体力学团聚核函数
        5.2.3 声波尾流效应的团聚核函数
        5.2.4 布朗团聚核函数
    5.3 数值计算方法
    5.4 模拟结果
        5.4.1 频率对同向团聚机理的影响
        5.4.2 频率对流体力学机理的影响
        5.4.3 频率对声波尾流效应的影响
        5.4.4 温度对布朗团聚机理的影响
    5.5 雾化对数值模拟的影响
        5.5.1 雾化提高声波团聚效率的理论分析
        5.5.2 雾化对声波团聚过程的影响
        5.5.3 雾化对数值模拟中参数的影响
        5.5.4 引入雾化后的数值模拟计算方法与结果
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的参与项目及研究成果



本文编号：3874075