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湿式电除尘器中粉尘与液滴脱除效率的数值模拟

刘泽宇  
【摘要】:湿式电除尘器是一种新型高效的烟气净化处理设备,不仅能够有效的脱除微细颗粒物而且还具有设备阻力小、适用范围广、能够处理复合型污染物等优点,因此随着环境污染的加剧,湿式电除尘器得到了工业领域越来越广泛的应用。随着计算机技术的发展,尤其是数值模拟技术的进步,使更为精确求解电除尘器的数学模型以及将结果直观的显示出来成为可能。利用数值模拟手段对电除尘器进行研究和分析,已经成为电除尘器设计、评价和研究的重要辅助手段。本文利用FLUENT软件对湿式电除尘器中粉尘和液滴的脱除过程建立了数学物理模型,研究各因素对湿式除尘器除尘效率的影响。本文在深入分析静电除尘器除尘理论和机理的基础上,系统的研究了FLUENT软件在湿式静电除尘器中的应用,建立了适合该软件的控制方程和边界条件,其中控制方程包括气体连续性方程和气体动量方程、颗粒动量方程、电场方程以及电流连续性方程等。本文认为湿式电除尘器中的烟气流动为稀疏的气固两相流,气体属于连续相,采用欧拉法对气体进行数值模拟,湍流模型采用工程上常用的RNG k-ε湍流模型,颗粒相采用离散相模型进行计算。数值计算的结果会以图形的方式直观的显示出来,其中包括不同工况条件下粉尘和液滴的运动轨迹和脱除效率。除尘效率是湿式电除尘器重要的技术参数。本文系统的研究了烟气性质(包括颗粒粒径和相对湿度)、电极电压、入口气流速度、湿式电除尘器的结构参数(包括电晕线的间距、收尘极板的长度和间距)对湿式电除尘器颗粒物脱除效率的影响。最后的结果表明各因素与湿式电除尘器除尘效率的关系如下:除尘效率随着颗粒物直径(0.11μm~7μm)的增大而增大,随着电极电压(40~80kV)的增大而增大,随入口气流速度(0.5~2m/s)的增大而减小,随线板间距(0.1-0.25m)的增大而减小,随收尘极板长度(0.8-1.6m)的增大而增大,随电晕线间距(0.1-0.5m)的增大而减小,随相对湿度(0.2-1)的增大而增大,除此之外在相同工况下,液滴比粉尘颗粒具有更高的脱除效率,并且液滴对工况变化更加敏感。


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