多气载细颗粒热泳沉积研究

发布时间：2024-02-04 04:17

　　随着经济的快速发展,能源需求不断增加,能源利用带来的环境污染问题已经越来越严重。核电站事故工况下释放的放射性气溶胶及火电厂烟气排放中的灰尘,严重影响人类和环境的健康。无论在核电站还是火电厂中,排放出来的细颗粒都是伴随着具有一定温度场的混合气体扩散、沉积。因此,研究多气载条件下细颗粒沉积运动具有重要的实际意义。本文采用理论计算和实验验证相结合的方法对多气载细颗粒热泳沉积运动进行了分析。首先,搭建了多气载条件下窄矩形通道实验系统。实验中考虑了不同混合气体、入口温度、流量参数对温度场内细颗粒的运动的影响,分别测量了管道内颗粒的粒径分布、轴向平均速度、轴向脉动速度、径向平均速度、径向脉动速度。随后,对Francisco J.Romay热泳沉积公式进行了修正,建立了多气载细颗粒热泳沉积模型。通过计算分析了不同介质中,粒径、主流温度和流量对颗粒热泳沉积的影响。最后,结合理论计算数值和实验结果对多气载细颗粒热泳沉积运动规律和机理进行了分析。结果表明：介质物性和温度梯度是影响颗粒在介质中发生沉积的关键因素,介质物性又直接影响温度梯度的变化。其中导热系数、定压比热和粘度的增大都有利于介质温度梯度的发展；...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
主要符号对照表
目录
第1章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究现状及研究进展
        1.2.1 混合气体热物性研究
        1.2.2 细颗粒热泳沉积研究
    1.3 已有研究工作的不足及问题的提出
    1.4 研究内容及研究方法
第2章 混合气体物性及热泳沉积计算模型
    2.1 引言
    2.2 混合气体热物性计算模型
        2.2.1 混合气体密度计算模型
        2.2.2 混合气体粘度计算模型
        2.2.3 混合气体导热系数计算模型
        2.2.4 混合气体平均摩尔质量计算模型
        2.2.5 混合气体定压比热计算模型
    2.3 热泳系数计算模型
    2.4 对流换热系数计算模型
    2.5 努森数计算模型
    2.6 热泳沉积计算模型
    2.7 本章小结
第3章 研究对象特性
    3.1 引言
    3.2 细颗粒特性
        3.2.1 细颗粒主要物性参数
        3.2.2 细颗粒组分
        3.2.3 细颗粒电镜扫描图片
    3.3 混合气体特性
        3.3.1 密度特性
        3.3.2 导热系数特性
        3.3.3 粘度特性
        3.3.4 定压比热特性
    3.4 窄矩形通道特性
        3.4.1 窄矩形通道结构
        3.4.2 窄矩形通道效应
    3.5 本章小结
第4章 实验系统及方案
    4.1 引言
    4.2 实验系统
        4.2.1 实验系统原理
        4.2.2 实验系统结构
        4.2.3 实验系统特点
    4.3 实验主要设备
        4.3.1 颗粒发生器
        4.3.2 空气加热器
        4.3.3 空气压缩机
    4.4 测量系统
        4.4.1 PDA数据采集系统
        4.4.2 温度计量系统
        4.4.3 流量测量系统
    4.5 实验方案
        4.5.1 细颗粒在氦气与空气中的沉积方案
        4.5.2 细颗粒在二氧化碳与空气中的沉积方案
    4.6 误差分析
        4.6.1 PDA系统测量误差
        4.6.2 温度测量误差
        4.6.3 流量测量误差
        4.6.4 实验对象和实验装置误差
    4.7 本章小结
第5章 实验结果及分析
    5.1 引言
    5.2 细颗粒在空气中的运动沉积实验
        5.2.1 实验段内细颗粒的粒径分布
        5.2.2 实验段内细颗粒的轴向速度分布
        5.2.3 实验段内细颗粒的径向速度分布
    5.3 细颗粒在氦气与空气中的运动沉积实验
        5.3.1 实验段内细颗粒的粒径分布
        5.3.2 实验段内细颗粒的轴向速度分布
        5.3.3 实验段内细颗粒的径向速度分布
    5.4 细颗粒在二氧化碳与空气中的运动沉积实验
        5.4.1 实验段内细颗粒的粒径分布
        5.4.2 实验段内细颗粒的轴向速度分布
        5.4.3 实验段内细颗粒的径向速度分布
    5.5 颗粒在不同介质中的速度分布比较
    5.6 本章小结
第6章 多气载热泳沉积公式的建立及计算分析
    6.1 引言
    6.2 多气载热泳沉积计算公式的建立
    6.3 细颗粒在单一气体中的热泳沉积计算
        6.3.1 细颗粒在二氧化碳中的热泳沉积计算
        6.3.2 细颗粒在氦气中的热泳沉积计算
    6.4 细颗粒在混合气体中的热泳沉积计算
        6.4.1 细颗粒在空气与二氧化碳中的热泳沉积计算
        6.4.2 细颗粒在空气与氦气中的热泳沉积计算
    6.5 本章小结
第7章 多气载细颗粒热泳沉积规律及机理
    7.1 引言
    7.2 多气载细颗粒热泳沉积规律
        7.2.1 主流温度对多气载细颗粒热泳沉积的影响
        7.2.2 颗粒粒径对多气载细颗粒热泳沉积的影响
        7.2.3 主流流量对多气载细颗粒热泳沉积的影响
    7.3 细颗粒在不同介质中的沉积机理
        7.3.1 不同气体吸放热性对颗粒热泳运动的影响
        7.3.2 湍流程度对颗粒热泳运动的影响
        7.3.3 径向速度对颗粒热泳运动的影响
        7.3.4 导热系数比对颗粒热泳运动的影响
    7.4 本章小结
第8章 结论与建议
    8.1 结论
    8.2 建议
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文其它成果
致谢



本文编号：3895196