新型雙渦旋極板電除塵器數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、大氣污染問題日益嚴(yán)重，目前已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的身體健康和日常生活。微細(xì)粉塵，尤其是PM10以下的粉塵對人體健康危害更大。針對這些粉塵污染的治理，最常用的設(shè)備為電除塵器，但是現(xiàn)有電除塵設(shè)備通常存在著離子濃度低，粉塵粒子荷電凝并率低等一系列問題，并沒有從根本上解決微細(xì)粉塵去除效率低等一系列問題。為了解決電除塵器超微細(xì)粉塵去除效率低、設(shè)計參數(shù)不足等問題，本文引入了一種新型雙渦旋極板電除塵器，并對其除塵特性進(jìn)行仿真模擬和實驗研究。
　　

2、該種新型除塵器采用具有改進(jìn)折點(diǎn)弧度的雙渦旋形收塵極板，其極板垂直于氣流方向放置，每排極板前面加了一排電極，彌補(bǔ)了以往設(shè)計中由于電極與極板間的距離過大而造成的部分區(qū)域電場強(qiáng)度較弱的問題。該新型除塵器性能優(yōu)勢十分明顯，對微細(xì)粉塵的捕集效果良好。其提高微細(xì)粉塵的去除效率主要體現(xiàn)在兩個方面：一是可以提高離子濃度、增加粉塵粒子荷電凝并率，二是能夠增加顆粒停留時間和碰撞幾率。本文采用ANSYS14.0中FLUENT流體仿真軟件對該電除塵器進(jìn)行數(shù)值模

3、擬計算，首次采用用戶自定義函數(shù)UDF在模擬過程中加載上電場力作用。進(jìn)而對該新型電除塵器進(jìn)行了流場、電場、重力場等各種因素作用下的數(shù)值模擬研究，使研究更加完整、科學(xué)、準(zhǔn)確。并且針對數(shù)值計算進(jìn)行相應(yīng)的實驗研究，對模擬結(jié)果進(jìn)行驗證。數(shù)值模擬和實驗研究為除塵器設(shè)計研究和工業(yè)應(yīng)用提供了重要的的參數(shù)和依據(jù)。
　　本文主要通過理論分析、仿真模擬和實驗研究三個部分對新型雙渦旋極板電除塵器進(jìn)行研究。研究過程為：（1）進(jìn)行相應(yīng)理論分析研究，為仿真模擬

4、和實驗研究提供理論基礎(chǔ)；（2）對新型雙渦旋極板電除塵器的連續(xù)相流場進(jìn)行模擬計算、對該除塵器的連續(xù)相與離散相的耦合進(jìn)行模擬計算；（3）根據(jù)數(shù)值模擬計算，設(shè)計相應(yīng)的實驗研究，通過實驗研究對模擬計算的結(jié)果進(jìn)行檢驗和論證。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）連續(xù)相流場的模擬結(jié)果表明：隨著入口平均風(fēng)速的提高，除塵器內(nèi)部壓力損失不斷增加，當(dāng)除塵器入口風(fēng)速提高到3m/s時，壓力損失為260帕左右，仍低于中阻力除塵設(shè)備的壓力損失，能夠滿足除塵設(shè)備的設(shè)計

5、要求。當(dāng)H為14mm，d為110mm時，收塵區(qū)域能形成較為良好的渦旋氣流，大大增加了粉塵顆粒在除塵區(qū)域的停留時間，同時能夠增加粉塵粒子的碰撞幾率。v控制在3m/s以下時，極板附近區(qū)域的氣流速度都比較低。擋板以45°放置時，擋板右上方湍流較為劇烈，左下方湍流強(qiáng)度較低，能夠有效防止二次揚(yáng)塵。H為14mm、d為110mm、v為3m/s以下時除塵器性能較佳。
　　（2）連續(xù)相與離散相的耦合計算結(jié)果表明：除塵器內(nèi)顆粒軌跡呈現(xiàn)出較為劇烈的旋流

6、，湍流效果良好，十分利于粉塵荷電；從追蹤軌跡可以得出，此除塵器內(nèi)部粉塵顆粒的軌跡呈現(xiàn)出較明顯的螺旋狀，這使得顆粒的運(yùn)行距離大幅度增大，進(jìn)而提高了被捕集的幾率；從追蹤的顆粒停留時間分布可以得出粉塵粒徑越大，被捕集的時間越短；顆粒停留時間是常規(guī)除塵器的2-3倍；該除塵器除塵效率極高，對PM10的去除效率可以高達(dá)96.5％。該除塵器工作電壓為18kV－18.5kV時除塵性能較佳。
　?。?）根據(jù)實驗研究可以得出：該除塵器除塵效率極高，實