电除尘器内部流场与颗粒运动特性的数值模拟

发布时间：2017-04-20 00:16

  本文关键词：电除尘器内部流场与颗粒运动特性的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国煤炭消耗量的逐年增加以及环境保护法规的日渐严格,必然对燃煤锅炉废气排放的标准提出更高的要求。电除尘器是目前最有效使用最广泛的除尘设备之一,具有除尘效率高,压力损失小,运行维护成本低等优点。本文首先以单电极和多电极干式电除尘器为模型,采用三维不可压缩的Navier-Strokes方程以及标准k-?湍流模型封闭方程组来模拟湍流气流流动,采用泊松方程和电流连续性方程为控制方程来模拟电除尘器内部电场分布,研究了电场的存在对于通道内气动特性的影响。接着,在气动特性研究基础上加入颗粒固体相,添加充电方程,采用离散相模型追踪颗粒运动轨迹,展开干式电除尘器和湿式电除尘器内部气流场特性和颗粒收集效率的研究。研究内容和成果如下:(1)研究由电晕放电引起的电流体动力学(EHD)流对流场气动特性的影响。发现EHD流使电极前后分别形成两个对称的涡,随着气流进口速度的提高,上下游涡核朝相反的方向移动。EHD通过同时提高湍流耗散率和湍动能的生成来影响湍流场。同时,建立干式电除尘器的数值模型,多电极电除尘器电极之间会产生极间干扰,中间电极前后的涡明显减小并且结构更规则。(2)模拟干式电除尘器的流场和颗粒运动情况。发现颗粒收集效率受入口气流速度、施加电压、颗粒直径等参数的影响。同时,分析了颗粒运动过中的荷电量变化规律,颗粒在第一个电极附近迅速获得大部分的电荷,在接近后续电极表面时继续充电,但是荷电量的增长率降低,直到饱和。(3)在干式电除尘器的充电方程基础上考虑液相存在对颗粒收集的影响,建立湿式电除尘器的计算模型。采用欧拉多相流模型计算气液两相流,离散相模型追踪颗粒运动轨迹,通过实验验证的方式确定湿式电除尘器的充电模型,并分析收集效率与循环水量间的关系。发现循环水量与收集效率正相关,但是在低循环水量下,颗粒收集效率随着粒径增大先下降后增大。
【关键词】：气固分离 干式电除尘器 湿式电除尘器 收集效率 颗粒充电
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 电流体动力学EHD的研究11-12
• 1.2.2 干式电除尘器的数值研究现状12
• 1.2.3 湿式电除尘器使用现状12-13
• 1.3 本论文的主要工作13-15
• 第2章 数值计算模型15-19
• 2.1 电场模型15
• 2.2 气流模拟数值模型15-16
• 2.3 多相流计算模型16-18
• 2.3.1 颗粒运动模型16-17
• 2.3.2 欧拉多相流模型17-18
• 2.4 干式电除尘器充电模型18-19
• 第3章 除尘器内部气动特性研究19-44
• 3.1 传统惯性分离器内部流动分析19-25
• 3.1.1 数值方法与几何模型19-20
• 3.1.2 实验验证与结果分析20-23
• 3.1.3 气动特性分析23-25
• 3.2 单电极电除尘器内EHD流分析25-33
• 3.2.1 几何模型25-28
• 3.2.2 计算验证与结果分析28-33
• 3.3 多电极除尘器极间干扰研究33-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 干式电除尘器颗粒收集效率的研究44-53
• 4.1 引言44-45
• 4.2 几何模型建立与实验对比45-48
• 4.2.1 几何模型与边界条件45-46
• 4.2.2 电场分布实验验证46-47
• 4.2.3 收集效率实验验证47-48
• 4.3 颗粒收集效率分析48-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 湿式电除尘器充电模型的建立与颗粒收集效率的研究53-66
• 5.1 湿式电除尘器数值方法53-54
• 5.2 模型与边界条件54-57
• 5.2.1 华电淄博热电厂湿式电除尘器概况54-56
• 5.2.2 几何模型与边界条件56-57
• 5.3 结果与讨论57-64
• 5.3.1 实验验证与参数确定57-59
• 5.3.2 计算结果与分析59-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第6章 结论与展望66-69
• 6.1 结论66-67
• 6.2 未来工作的展望67-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间的研究成果73-75
• 致谢75

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