袋式除塵設備用表面過濾材料凈化性能的模擬與實驗研究.pdf

1、過濾凈化是環(huán)境科學領(lǐng)域存在的較為重要的問題，對粉塵進行過濾凈化存在著過濾介質(zhì)隨捕集粉塵的沉積，過濾介質(zhì)壓力損失及能耗隨過濾時間劇烈增加，過濾介質(zhì)需經(jīng)常清灰及更換等問題，提高粉塵捕集效率、優(yōu)化過濾運行過程、降低過濾運行成本，減少能耗，研發(fā)高效、低阻、易清灰的新型過濾介質(zhì)是多年來眾多學者及科研工作者的追求目標。為此，本課題圍繞粉塵過濾凈化問題，開展研究，研究重點為減少工業(yè)粉塵過濾壓力損失及優(yōu)化選擇過濾材料等問題。 本課題研究對如何進

2、行優(yōu)化過濾運行及優(yōu)化選擇和設計過濾介質(zhì)等問題進行了理論、實驗及模擬研究。 本課題主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果包括： (1)考慮了粉塵顆粒在過濾介質(zhì)中的沉積，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，建立了粉塵濃度在纖維過濾介質(zhì)分布的數(shù)學模型，分別在單纖維捕集系數(shù)固定不變及隨粉塵沉積質(zhì)量變化兩種情況下，對粉塵濃度分布數(shù)學模型進行了理論求解，得出了非穩(wěn)態(tài)捕集效率的理論計算公式，傳統(tǒng)過濾理論捕集效率計算公式為本模型理論的特例，通過相關(guān)實驗研究分析，證明了本

3、數(shù)學模型的兩種理論求解結(jié)果，雖然在形式上有所不同，但計算結(jié)果基本一致。 (2)通過對傳統(tǒng)過濾效率理論計算公式中各影響因素進行分析計算，獲得大量的數(shù)據(jù)，并對其進行回歸統(tǒng)計分析，得出了捕集效率計算的經(jīng)驗模型，以便于預測及評價過濾介質(zhì)的捕集效率，為計算多分散粉塵顆粒捕集總效率，提供了計算方法及途徑。 (3)建立非穩(wěn)態(tài)壓力損失的機理及經(jīng)驗模型，通過對國產(chǎn)纖維濾料的性能測試研究，對模型進行驗證，為國產(chǎn)濾料應用于粉塵控制，積累了研究

4、數(shù)據(jù)及資料。 (4)在假設條件下，開發(fā)可視化粉塵顆粒物在纖維濾料中沉積的計算機仿真模擬程序，模擬粉塵沉積及過濾過程，研究濾料及粉塵顆粒物特性與過濾性能之間的相互關(guān)系，對模擬實驗結(jié)果與實測結(jié)果進行對比，取得必要的修正及參數(shù)，便可利用計算機模擬研究替代實驗進行過濾介質(zhì)的優(yōu)化選擇及設計。 (5)通過建立的計算機隨機沉積模型，采用計算機進行大量的計算，研究不同粒徑的顆粒物沉積與不同纖維直徑及間距的互相關(guān)系等問題，為濾料結(jié)構(gòu)的合理

5、設計創(chuàng)立條件，為開發(fā)新型濾料提供理論依據(jù)。通過計算機模擬分析，得出了粉塵粒徑、纖維直徑及過濾介質(zhì)填充率與捕集效率和壓力損失的相關(guān)關(guān)系，提出梯度濾料具有較好的過濾特性的濾料設計思想。 (6)對計算機模擬形成的粉塵層，引入分形理論，研究單分散和多分散粉塵顆粒群的幾何特征，用分形維數(shù)這一簡單的數(shù)值，表征復雜的粉塵顆粒物沉積群的形態(tài)，研究粉塵層的孔隙率與其粒徑及分形維數(shù)的關(guān)系，探討粉塵分維數(shù)在粉塵控制技術(shù)中應用的可行性及應用途經(jīng)。