高效捕集PM2.5的静电器及其W型极板结构的数值模拟分析

高压静电与催化模块的耦合技术,是协同净化大气复合污染物的有效方法。通过实验比较W板静电器和平板静电器对于亚微米颗粒的捕集性能,采用计算流体力学方法构建双级静电器内静电场、流场、颗粒场的多物理场耦合模型,重点研究收尘区W型极板的角度对亚微米颗粒捕集性能的影响机制,获取双级静电器内部的流场、静电场分布特性,并针对不同角度W板双级静电器中0.1μm、1μm、2.5μm颗粒的荷电特性及捕集效率展开研究。结果表明,相较于传统的平板静电器,W板静电器具有更高的捕集效率,在1 m·s^-1的风速下,W板静电器对亚微米颗粒的捕集效率提升约10%。W板静电器之所以能明显提高对亚微米颗粒物的去除效率,可归因于收尘区的W型结构内易形成漩涡,导致亚微米颗粒物碰撞和凝并,因此提高了对亚微米颗粒物的捕集性能。     

尾气湿含量对气液交叉流阵列捕集PM2.5的影响

针对过程工业尾气中PM2.5治理难题,提出以废水-废气构建的气液交叉流降膜阵列系统,利用工业尾气冷凝组分冷凝捕集尾气中PM2.5。基于质量衡算和传质速率方程,得到以尾气湿含量为控制参数的气液交叉流PM2.5捕集效率模型。理论结果表明,进口尾气湿含量从0.28kg/kg增加到0.52kg/kg,单排降膜阵列PM2.5捕集效率从0.64%增加到1.26%。湿含量为0.52kg/kg时,预测182排降膜阵列组成长度为819mm的分离通道整体分离效率可达到90%。通过20列×90排降膜阵列进行实验验证,表明理论与实验结果基本一致。     

不同工况下除尘器粉尘捕集效率模拟分析

旋风式除尘器的粉尘捕集效率一直是生产过程中的重要关注点.模拟计算分析不同工况、不同结构下装置内的压力、粉尘颗粒分布情况,研究其与粉尘捕集效率的关系.结论是:入口风速越大,压损越大;导流叶片的角度越大,压损越大,但压损增加幅度并不大;增加导流叶片,颗粒轨迹流线更加平滑,收尘效率更高.在一定工况条件下,通过增设内部导流叶片...     

荷电液滴群捕集非均匀粒径颗粒物的数值模拟

针对荷电液滴群捕集颗粒物过程中系统参数对捕集效率的影响,基于计算流体力学-离散元法(CFD-DEM),数值模拟了荷电液滴群捕集非均匀粒径颗粒物。结果表明：在库仑斥力影响下,液滴群运动过程中不断向外扩展,颗粒物聚集形态不断变化。静电沉积占主导地位时,捕集效率对液滴间距不敏感,液滴间距可以认为是喷雾密度,即除尘效率受喷雾密度影响较小;增大液滴荷电量提升的捕集效率主要来自对粒径小于5μm颗粒物的捕集;液滴粒径对捕集效率的影响较小;液滴速度对单位时间捕集效率影响较小,但降低液滴速度可以延长其扫掠时间,从而提升捕集效率。     

错排降膜阵列气液交叉流界面捕集PM2.5的传质类比模型

根据气溶胶颗粒拟流体性质提出了气液交叉流界面捕集PM2.5的传质类比模型.分析了颗粒Schmidt数及其指数m对气溶胶流体传热传质类比的影响机理.以常用的横掠错排管束对流传热Nu方程为基础,导出了横掠错排降膜阵列PM2.5传质Sherwood数方程,由此建立了以m为模型参数的PM2.5捕集效率预测模型.用横掠20列×90排ø3 mm降膜阵列PM2.5捕集效率实测数据回归获得m值为0.808.在Reynolds数50～650的范围内,模型预测传质Sh与实测值误差在±20%之内.     

磁性纤维直径对捕集Fe基细颗粒影响数值模拟

为了实现对钢铁行业微细颗粒的超低排放,提出磁性纤维提高对Fe基细颗粒物的捕集.基于计算流体力学-离散相模型CFD-DPM对比研究了传统纤维、磁性纤维直径对Fe基细颗粒捕集效率以及过滤阻力的影响.结果表明:当风速为0.10 m/s时,对于直径为35～45μm范围的纤维,直径的增大能够明显增加过滤阻力.对于粒径小于2.5 ...     

淀粉基重金属捕集材料的微观结构及捕集效能

天然淀粉具有低毒、易降解、可循环利用等优点,经多元修饰后,具备捕集重金属的能力。使用季铵型醚化剂,磷酸盐及尿素对淀粉分子进行多元修饰,最终获得了多种电荷分布的淀粉分子修饰产品。通过红外光谱、固体核磁共振、扫描电镜及捕集效能评价等手段研究了淀粉基捕集剂的微观结构、特性及捕集机理。结果表明：淀粉分子成功引入阳离子季铵基团、阴离子磷酸基团及非离子的酰胺基团;比表面积增大,分子量增大,有利于对重金属离子进行捕集;0.06g淀粉基捕集剂对30mg/L混合溶液中铜、铅、镉、镍离子的去除率分别为97.80%、99.83%、99.23%、99.53%,均优于国家排放标准;其捕集吸附过程符合伪二级吸附模型,且由电性中和反应和微孔吸附联合共同控制。     

旋流板捕雾器内部流场的数值模拟

介绍了旋流板捕雾器的主要工艺用途和设备结构特点,利用流体有限元计算分析软件对其内部流场进行数值模拟,得出焦炉煤气在旋流板捕雾器中的流动状态、压力场、速度场等分布情况,并对相关结果进行了讨论。     

HYSYS动态模拟在段塞流捕集器设计中的应用

根据工况需要,对段塞流捕集器选型,采用常用的卧式油气分离器的工艺计算方法对分离器的工艺尺寸进行了初步计算。在hysys模拟计算软件中搭建了捕集器简化模型,利用hysys的动态模拟功能,对容器式段塞流捕集器的计算尺寸进行了在应对段塞流冲击方面的校核分析,较准确地模拟了捕集器在不同工况下的运行状况。     

纤维对PM2.5过滤性能的影响

在日常的生产和生活排放的残留物中存在许多有毒的PM_2.5细颗粒物,对人体呼吸功能损害大,因此研究如何有效去除PM_2.5细颗粒物具有十分重要的意义。对不同尺寸“Y”形截面和圆形截面的单纤维丝对烟气中PM_2.5颗粒物的过滤性能进行实验,分析不同烟气流速和颗粒物浓度对颗粒物截留率的影响,进而研究纤维集合体在不同单丝线密度和孔隙率的条件下对烟气中PM_2.5颗粒物过滤性能的作用。结合Euler法和Lagrange法对上述单纤维丝和纤维集合体实验工况进行数值模拟,将其结果与实验数据进行对比发现实验与数值模拟结果吻合较好。研究结果表明,同一时刻“Y”形截面的单纤维丝比圆形截面单纤维丝对颗粒物截留率更高。对于纤维集合体,单丝线密度为0.27 tex和孔隙率为0.88工况下,纤维集合体对颗粒物PM_2.5的捕集性能最好。     

Study of PM2.5 capture performance in a new wire-cylinder ESP with applied magnetic field

ABSTRACT

To enhance PM_2.5 capture performance of a wire-cylinder electrostatic precipitator (ESP), magnetic field was introduced into ESP, and a mathematical model with multi-field coupling effect between gas flow field, electromagnetic field, and particle dynamical field was built. PM_2.5 collection efficiency in ESP was simulated using computational fluid dynamics and Fluent software. Under the consideration of diffusion charge, the influence of applied magnetic field on PM_2.5 collection efficiency at different working voltages and flue gas velocities was discussed. The research results indicate that no matter what operating parameters, the introduction of magnetic field obviously improves the capture performance of wire-cylinder ESP. The PM_2.5 capture performance in magnetic field environment is better in the condition of higher working voltage and/or lower flue gas velocity. Furthermore, the capture effect of applied magnetic field on PM_2.5 increases with the increase of flue gas velocity or the decrease of working voltage. The related results can provide references for researchers aiming at equipment modification and technological innovation of traditional ESP.     

不同结构下两弯头脉动热管的数值模拟

脉动热管以其独特的换热优势,在电子器件的散热领域取得了卓越的成效。因此提出一种带有锯齿波纹段的两弯头新型脉动热管,并采用数值方法研究了波纹段的布置位置对脉动热管运行性能的影响。结果表明新结构脉动热管的传热性能和启动特性都优于传统结构的脉动热管。此外,当锯齿段布置在热管两端时,具有较短的启动时间,尤其位于冷凝段时锯齿型脉动热管具有更低的温差和最大的换热量。因此可以认为当波纹段位于冷凝段时,新结构脉动热管具有最优的运行特性。     

旋风分离器分离性能的数值模拟与分析

以XLPB-5.0和XCX-5.0两种旋风分离器为原型,采用CFD软件对这两种旋风分离器进行了流场与分离效率的数值模拟,初步探讨了入口蜗壳形式与芯管结构对分离效率的影响。模拟结果显示:旋风分离器内流场呈各向异性分布特点,切向速度是影响分离效率的首要因素,径向速度的存在会造成"流场短路"现象,使轴向速度呈不对称分布,导致分离效率的降低。轴向速度与径向速度的共同作用促使颗粒在旋风分离器内做螺旋运动;XLPB-5.0和XCX-5.0的分离效率分别为92.55%和94.96%,与实验结果基本吻合,且不同芯管参数下XCX型的分离效率比XLPB型高;螺旋式入口蜗壳(XCX-5.0型)对旋风分离器上部流场的影响相比直流式入口蜗壳(XLPB-5.0型)复杂;对于两种旋风分离器,随着芯管直径的增大,分离效率逐渐变小;随着芯管深度的增大,分离效率先增大后减小。     

蒸汽凝结促进多分散不可溶PM_(2.5)增长的数值模拟

以PM2.5为凝结核,发生蒸汽凝结能够使得PM2.5粒径增加,以利于后续脱除。了解PM2.5的凝结增长规律对于PM2.5的高效脱除有重要意义。为此,基于凝结增长动力学方程,研究等温和绝热系统中多分散不可溶PM2.5的凝结增长过程,探讨蒸汽凝结后颗粒粒径分布随时间、蒸汽饱和度、温度的变化规律,并将等温和绝热系统中颗粒的凝结增长特性进行对比分析。结果表明,过饱和蒸汽能够迅速在PM2.5表面发生凝结,促进颗粒粒径分布向着大粒径、窄分布的方向发展;相同初始温度条件下,提高蒸汽饱和度可以有效促进PM2.5的增长;相同初始含湿量条件下,温度的较小变化就会引起最终颗粒粒径分布发生显著变化,且温度越低,颗粒凝结增长效果越好;与绝热系统相比,相同初始条件下等温系统中凝结增长所需的时间更长,生成的最终颗粒也更大。     

纤维悬浮聚合物熔体中纤维影响的数值模拟

采用一种多尺度模型研究了纤维悬浮聚合物熔体的流动过程,通过宏观流体的流动状态、纤维所在尺度上的纤维取向表征和聚合物溶液大分子哑铃模型尺度上的哑铃概率分布三尺度信息,实现了纤维悬浮聚合物熔体流动控制方程和本构关系的三尺度共同表征。使用SIMPLER-FDMS算法对多尺度控制方程组进行了求解,并通过4∶1等温平板收缩流的数值模拟验证了该多尺度模型的有效性。通过对纤维浓度、纤维间相互作用以及纤维长径比的分析,研究了纤维参数对聚合物基熔体悬浮体系及纤维取向的影响。     

Dynamic modelling and simulation of a post-combustion CO2 capture process for coal-fired power plants

Solvent-based post-combustion capture technologies have great potential for CO₂mitigation in traditional coal-fired power plants.Modelling and simulation provide a low-cost opportunity to evaluate performances and guide flexible operation.Composed by a series of partial differential equations,first-principle post-combustion capture models are computationally expensive,which limits their use in real time process simulation and control.In this study,we propose a first-principle approach to develop the basic structure of a reduced-order model and then the dominant factor is used to fit properties and simplify the chemical and physical process,based on which a universal and hybrid post-combustion capture model is established.Model output at steady state and trend at dynamic state are validated using experimental data obtained from the literature.Then,impacts of liquidto-gas ratio,reboiler power,desorber pressure,tower height and their combination on the absorption and desorption effects are analyzed.Results indicate that tower height should be designed in conjunction with the flue gas flow,and the gas-liquid ratio can be optimized to reduce the reboiler power under a certain capture target.     

几种翼型涡流发生器对CaCO3污垢特性影响的数值模拟

为研究翼型涡流发生器结构以及布置对换热面污垢的影响,对矩形通道内布置翼型涡流发生器后壁面CaCO₃析晶污垢的沉积进行了模拟。计算并分析了在温度为50℃,流速为0.2 m·s^-1,浓度为1000 mg·L^-1的CaCO₃过饱和溶液下,翼形涡流发生器的翼型、攻角和纵向间距等几何因素对表面污垢沉积的影响。结果表明:表面单位面积结垢量随着翼型涡流发生器攻角的增大而减小,随着涡流发生器列间距的增大而增大,当间距为60 mm时达到最大,超过60 mm后表面单位面积结垢量呈现下降趋势。