Mechanism of micro-particle motion across falling liquid cylinder for PM2.5 separation (Ⅰ)Trajectory of particle motion towards surface and separation radius

提出了横掠液柱流的速度场和温度场推动PM_2.5微粒附面运动机理，建立了微粒附面运动微分方程和数值积分反演方法，计算粒子运动轨迹并预测可吸收的微粒运动最大分离半径。定义最大分离半径与液柱表面之间附面层的厚度为分离厚度，以气溶胶流体通过该区域的体积流量与横掠单液柱的总体积流量之比代表单液柱吸收效率；热泳推动力是强化吸收效率的主要因素。基于单液柱吸收效率，按串联模型导出规则排列的液柱群整体分离效率计算公式，依据液柱交叉流几何结构、流体流动和气液两相传热传质参数即可确定整体分离效率。对交叉流Reynolds数为170的实例计算显示，直径4 mm的单液柱吸收效率为1.18%，由195排液柱群组成的长度为1170 mm的分离通道整体分离效率达到90%。