新型电除尘器数学模型的建立及仿真研究

发布时间：2019-01-24 19:00

【摘要】：近年来,全国各地雾霾天气频发,其危害已经严重影响了人们的正常生活。要想减少大气污染问题就要从根源处杜绝大气污染物的排放。目前运用的常规方法包括机械除尘、湿式除尘、过滤除尘及电除尘器。电除尘器相比其他除尘设备阻力损失较小、能耗较低且能够处理流量较大、温度较高及具有腐蚀性的烟气,在除尘领域受到广泛的应用和关注。传统电除尘器存在离子浓度低,对超微细粉尘捕集效率低下、体积庞大及一次性投资较高等问题,难以达到现在的粉尘排放标准。为了解决传统电除尘器存在的以上问题,本文采用单区式双涡旋型极板电除尘器。这种新型电除尘器采用众多横向布置的双涡旋型收尘极板,可有效提高荷电尘粒的碰撞机率及凝并效果。放电极位于每块收尘极板的正前方和同排两块收尘极板间隙中间位置。同时,为了增加电除尘器内的离子浓度,本文增大了电场风速,减少离子的复合机率。新型电除尘器的粉尘荷电、凝并及收尘过程在一个区域内完成,可有效减少除尘器的体积及制作成本。数学模型的建立与分析是描述电除尘器内部运行规律的主要手段。本文在前人的研究基础上,对单区式双涡旋型极板电除尘器进行了数学模型的建立,并首次确定了这种新型电除尘器的边界条件,用MATLAB软件进行编程模拟来探讨单区式双涡旋型极板电除尘器的一些客观规律,从理论方面完善了单区式双涡旋型极板的性能描述,为今后的研究及应用做好铺垫。本文的主要研究内容及成果如下:(1)本文对单区式双旋涡型极板电除尘器内尘粒荷电情况、电场分布、速度场分布、输运过程进行了分析,建立了单区式双旋涡型极板电除尘器的数学模型;并根据该新型电除尘器的结构特征,确立了新的合理的边界条件:(1)x=0时,c=c0;(2)y=0时,;(3)y=0.09n(n为正整数)时,。(2)利用有限差分法对单区式双涡旋型极板电除尘器的数学模型进行离散,并通过MATLAB数学软件编程计算,最终得到了电场荷电、扩散荷电和综合荷电情况、电场分布情况、驱进速度变化规律、电除尘器内粉尘浓度变化规律及0-14μm范围内的不同粒径除尘效率。并得出:当电除尘器入口处初始浓度为0.3g/m3、风速为2m/s、粒径为0-14μm时单区式双涡旋型极板电除尘器的模拟除尘效率为91.7%。(3)通过实验考察了单区式双涡旋型极板电除尘器的伏-安特性曲线及外加电压、风速、初始粉尘浓度对除尘效率的影响。并在粉尘初始浓度为3/3.0 mg、风速为/2.03sm时,将实验所得分级除尘效率与模拟所得分级除尘效率进行对比。验证结果表明:模拟所得结果略高于实验所得结果,是因为实际实验过程中,除尘效率受很多因素的影响,如粉尘的介电常数、气体的成分、粘度、压力、温度等,而这些因素在所建立的数学模型中均无法表现出来。但实验与模拟的分级除尘效率变化趋势基本一致,因此,可以认为本文所建立的数学物理模型符合单区式双涡旋型极板电除尘器的除尘规律。
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【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2

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