袋式除塵設(shè)備用表面過(guò)濾材料凈化性能的模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

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

2、行優(yōu)化過(guò)濾運(yùn)行及優(yōu)化選擇和設(shè)計(jì)過(guò)濾介質(zhì)等問(wèn)題進(jìn)行了理論、實(shí)驗(yàn)及模擬研究。 本課題主要研究?jī)?nèi)容及研究結(jié)果包括： (1)考慮了粉塵顆粒在過(guò)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(guò)濾介質(zhì)分布的數(shù)學(xué)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(duì)粉塵濃度分布數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了理論求解，得出了非穩(wěn)態(tài)捕集效率的理論計(jì)算公式，傳統(tǒng)過(guò)濾理論捕集效率計(jì)算公式為本模型理論的特例，通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究分析，證明了本

3、數(shù)學(xué)模型的兩種理論求解結(jié)果，雖然在形式上有所不同，但計(jì)算結(jié)果基本一致。 (2)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)過(guò)濾效率理論計(jì)算公式中各影響因素進(jìn)行分析計(jì)算，獲得大量的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)分析，得出了捕集效率計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以便于預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)過(guò)濾介質(zhì)的捕集效率，為計(jì)算多分散粉塵顆粒捕集總效率，提供了計(jì)算方法及途徑。 (3)建立非穩(wěn)態(tài)壓力損失的機(jī)理及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)纖維濾料的性能測(cè)試研究，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，為國(guó)產(chǎn)濾料應(yīng)用于粉塵控制，積累了研究

4、數(shù)據(jù)及資料。 (4)在假設(shè)條件下，開(kāi)發(fā)可視化粉塵顆粒物在纖維濾料中沉積的計(jì)算機(jī)仿真模擬程序，模擬粉塵沉積及過(guò)濾過(guò)程，研究濾料及粉塵顆粒物特性與過(guò)濾性能之間的相互關(guān)系，對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，取得必要的修正及參數(shù)，便可利用計(jì)算機(jī)模擬研究替代實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)濾介質(zhì)的優(yōu)化選擇及設(shè)計(jì)。 (5)通過(guò)建立的計(jì)算機(jī)隨機(jī)沉積模型，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的計(jì)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(wèn)題，為濾料結(jié)構(gòu)的合理

5、設(shè)計(jì)創(chuàng)立條件，為開(kāi)發(fā)新型濾料提供理論依據(jù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬分析，得出了粉塵粒徑、纖維直徑及過(guò)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(guò)濾特性的濾料設(shè)計(jì)思想。 (6)對(duì)計(jì)算機(jī)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(jiǎn)單的數(shù)值，表征復(fù)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(yīng)用的可行性及應(yīng)用途經(jīng)。