湍流增湿条件下超细颗粒团聚行为研究

发布时间：2023-05-07 12:56

　　工业排放的超细颗粒对于人体健康和生态环境都有着巨大的危害,近年来国家对于超细颗粒物的排放控制越来越严格。然而,由于传统的分离设备以及工艺对于超细颗粒的分离能力有限,利用预团聚技术,提高进入分离器内颗粒粒径是减小超细颗粒物排放的新兴手段。本文研究了湍流以及增湿情况下超细颗粒物的团聚行为以及颗粒团聚物的分离特性。利用DEM-CFD方法,加载液桥力模型,采用临界速度模型,基于Hertz-mindlin接触模型探究了湍流以及增湿情况下的颗粒的团聚概率,分析了颗粒速度、液固比以及接触角与颗粒团聚概率的关联性,得到了团聚概率的数学回归模型;并将该模型通过udf加载到Fluent软件中,在具有扰流圆柱的预团聚管道内计算了颗粒粒径的变化规律,探究了影响颗粒粒径分布的因素;另外搭建了带有预团聚装置的分离设备,试验了其对超细颗粒分离特性的影响。结果表明:颗粒速度与团聚概率存在明显的负相关,液固比与团聚概率存在一般的正相关,接触角则与团聚概率不相关。扰流圆柱的存在大大地促进团聚现象,液固比的提高也会使得颗粒粒径向增大的方向发展,存在一入口气速使得颗粒团聚效果达到最佳,此条件下气速的继续提高会造成团聚体的破碎...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 超细颗粒物团聚技术
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 理论研究
        1.3.2 数值研究方法
        1.3.3 实验研究
    1.4 研究内容和技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
    1.5 本章小结
第二章 实验以及数值模拟条件的确定
    2.1 实验研究
        2.1.1 实验装置
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 实验内容
        2.1.4 实验步骤
    2.2 数值模拟
        2.2.1 网格划分
        2.2.2 计算模型
        2.2.3 边界条件
    2.3 本章小结
第三章 液桥力条件下颗粒团聚模型
    3.1 离散单元法
        3.1.1 Hertz-Mindlin接触模型
        3.1.2 DEM的求解过程
        3.1.3 液桥力模型
    3.2 颗粒团聚判据
    3.3 团聚核函数
        3.3.1 湍流团聚碰撞频率
        3.3.2 颗粒液桥力作用下团聚效率
        3.3.3 团聚核函数的组合
    3.4 PBM-CFD耦合
    3.5 本章小结
第四章 颗粒团聚核函数的确定
    4.1 颗粒在增湿湍流条件下的团聚过程
    4.2 影响颗粒团聚的因素
        4.2.1 颗粒速度对团聚的影响
        4.2.2 液固比对颗粒团聚的影响
        4.2.3 接触角对颗粒团聚的影响
    4.3 颗粒团聚核函数的回归分析
        4.3.1 相关性分析
        4.3.2 团聚核函数回归分析
    4.4 本章小结
第五章 湍流耦合增湿团聚的数值模拟
    5.1 气固流场分析
    5.2 影响颗粒粒度分布的因素
        5.2.1 扰流圆柱对颗粒粒度分布的影响
        5.2.2 初始颗粒浓度对颗粒粒度分布的影响
        5.2.3 入口气速对颗粒粒度分布的影响
        5.2.4 液固比对颗粒粒度分布的影响
    5.3 本章小结
第六章 湍流耦合增湿团聚的实验研究
    6.1 湍流耦合增湿团聚对分离器分离效率的影响
    6.2 湍流耦合增湿团聚对粒级效率的影响
    6.3 本章小结
主要结论
不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3810616