余热利用型电旋风除尘装置研究与数值模拟

发布时间：2017-10-24 16:09

  本文关键词：余热利用型电旋风除尘装置研究与数值模拟

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【摘要】：工业生产中的大约一半热能以低品位余热的形式未经进一步处理就排放出去,不但浪费能源而且严重污染了大气环境,还影响了人类健康。目前各国制订工业废气排放标准愈来愈严格,对低品位余热进一步回收利用对节能减排而言意义重大,在节能领域,如何更加充分高效地利用中工业余热资源已经成为一个重要的研究方向。同时由于静电旋风除尘器本身具有阻力损失低、除尘效率高、结构简单等优势成为除尘领域研究的热点。本文提出一种工业锅炉用的余热利用型电旋风除尘器总体方案,使余热利用技术与电旋风除尘技术一体化,以达到节能减排的目的。在本文余热利用型电旋风除尘器中,详细探讨了该除尘器的的除尘机理和换热机理,就余热利用就来说,利用电场力强化换热,通过流场、温度场和电场之间的复合场的协同作用来强化换热;在除尘方面在原来的电旋风除尘的离心力、电场力加入热泳力达到多力复合除尘的效果。本文基于自行设计、制造和和搭建除尘器除尘换热试验平台,除尘器内筒除尘部分以含尘空气为工质,除尘器夹层换热部分以水为工质,通过模拟试验发现在该除尘器中,电场强化了换热效果,在所加电压为15000V,空气流量为2500L/h条件下,电场强化系数增加到最大,可达1.84,证实了电场对以空气为工质的对流传热有较好强化作用。同时,在所加电压为20000V,空气流量为1350L/h的条件下,通过改变水与烟气的温差值,证实了烟气温度越高,水的温度越低,即温差所形成的热泳力越大,热泳力在除尘过程中所起脱除作用越好。然后本文利用数值模拟的方法,对除尘器的初始状态进行了数值模拟,分析其流场特点探究其影响因素,为该装置后续可能的优化设计提供理论分析依据。
【关键词】：余热利用 节能减排 电旋风除尘 试验研究
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2
【目录】：

• 摘要6-7
• abstract7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 选题背景及研究意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 本课题的来源17
• 1.4 本课题的意义17
• 1.5 本文的研究内容17-18
• 第二章 电除尘基础理论18-29
• 2.1 静电除尘器基本原理18-19
• 2.2 烟气在高电压下的电离19-21
• 2.3 尘粒荷电过程21-23
• 2.3.1 电场荷电21-22
• 2.3.2 扩散荷电22-23
• 2.3.3 反常的尘粒荷电23
• 2.4 荷电粒子的运动与沉降23-24
• 2.4.1 粉尘颗粒的理论驱进速度24
• 2.5 电场强度分布24-26
• 2.6 电晕放电电流与电压的关系26
• 2.7 影响静电除尘器性能的因素26-28
• 2.8 除尘效率28
• 2.9 本章小结28-29
• 第三章 烟气换热计算的基本原理29-36
• 3.1 热量传递的形式29
• 3.2 传热方程29
• 3.3 热传导和傅立叶定律29-31
• 3.3.1 单层和多层平壁的稳定热传导30
• 3.3.2 单层和多层平圆筒的稳定热传导30-31
• 3.4 对流传热31-32
• 3.5 传热过程中平均温差的计算32
• 3.6 流体经间壁传热系数K计算32-33
• 3.7 流体经间壁时壁温的计算33-34
• 3.8 增强传热的基本途径34
• 3.9 流体流动状态34-35
• 3.10 本章小结35-36
• 第四章 余热利用型电旋风除尘器的探究36-51
• 4.1 余热利用型电旋风除尘器的工作原理36-37
• 4.2 余热利用型电旋风除尘器的收尘板尘粒沉降受力分析37-43
• 4.2.1 收尘极板颗粒的受力分析37-42
• 4.2.2 粉尘颗粒的受力分析42-43
• 4.3 换热型电旋风除尘机理分析43-46
• 4.3.1 粉尘颗粒运动微分方程43-45
• 4.3.2 换热对除尘的促进作用45-46
• 4.4 换热型电旋风除尘器的换热性能—电场强化换热46-50
• 4.4.1 流体在电场、流场和温度场受力分析47
• 4.4.2 耦合场基本方程47-48
• 4.4.3 电晕风强化传热关联式48-49
• 4.4.4 电场强化传热作用下的对流换热系数49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 余热利用型电旋风除尘器的试验设计与研究51-66
• 5.1 余热利用型电旋风除尘器试验目的51
• 5.2 试验模型的设计51-55
• 5.3 除尘试验系统设计55-61
• 5.4 试验方法介绍61-63
• 5.4.1 试验原理61
• 5.4.2 试验步骤61-63
• 5.5 试验结果和分析63-65
• 5.6 本章小结65-66
• 第六章 除尘器的数值模拟66-76
• 6.1 数值模拟与CFD技术概论66-67
• 6.2 Fluent软件简介67-68
• 6.3 基于Fluent除尘器流场模拟68-75
• 6.3.1 对研究问题模型的化简68-69
• 6.3.2 网格的生成69-70
• 6.3.3 除尘器边界条件以及计算方法70-71
• 6.3.4 计算模型的选择71-75
• 6.4 本章小结75-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文 及取得的相关科研成果82-83
• 致谢83-84

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本文编号：1089511