径向直叶片湿式除尘器除尘效率及最佳运行参数匹配研究

论文摘要

除尘器是大气污染控制应用最多的设备,掌握除尘器的工作机理,设计制造高效的除尘器,对搞好环保工作有重要意义。径向直叶片湿式除尘器是一种高效的免维护的除尘设备,特别适用于高湿、粘性大、初始含尘度高、粉尘颗粒细等条件非常恶劣的环境场所。然而,由于对其内部除尘机理认识的缺失,在设计和使用中存在诸多问题,导致其效能不能得以充分发挥。基于此,本文对径向直叶片湿式除尘器的除尘效率和最佳运行参数匹配进行研究。本文首先对径向直叶片湿式除尘器的除尘机理进行了分析。结果表明,径向直叶片湿式风机是该除尘器的核心部件；风速和水量是影响除尘效率的两大因素。其次采用FLUENT软件,对径向直叶片湿式除尘器的核心部件径向直叶片湿式风机内的流场进行全面模拟。在气相流场的数值模拟中采用了RNGκ-ε湍流模型。在气固两相流模拟时选用DPM模型。在此基础上,提出了改进的气液固三相的Euler/ Lagange/Lagrange模型,并对风机内的三相流场进行模拟,得到了粉尘和液滴的运动轨迹,并与实验结果进行了对比,证明了模型的可靠性。在此基础上搭建了一套湿式除尘器实时监测系统。对径向直叶片湿式除尘器在5个不同的浓度下进行实验,使其除尘效率均达到99.5%,并以经济性作为的评价标准,在每个浓度下得到一个最佳的入口风速和耗水量的组合,并对各浓度下的最佳点进行拟合,分别给出入口风速、耗水量和入口粉尘浓度的关系式。最后,对关系式进行了实验验证和数值模拟验证。结果表明：由关系式计算出的参数匹配可以达到最佳的要求。论文进行了具有工程实践意义的创新性研究与探索,对多相流的理论研究和除尘技术的革新都有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国粉尘排放和治理现状
• 1.1.2 国内外除尘设备发展现状
• 1.2 本文研究的意义
• 1.3 国内外除尘技术研究进展
• 1.4 研究内容
• 1.5 技术路线
• 第二章 径向直叶片湿式除尘器结构及其除尘机理分析
• 2.1 径向直叶片湿式除尘器结构
• 2.2 工作原理
• 2.3 湿式除尘机理
• 2.4 本章小结
• 第三章 径向直叶片湿式除尘风机的数值模拟
• 3.1 计算流体力学（CFD）方法概述
• 3.2 Fluent软件概述
• 3.3 数值计算方法的确定
• 3.3.1 控制方程
• 3.3.2 湍流模型的选择
• 3.3.3 求解器的选择
• 3.3.4 控制方程的离散化方法确定
• 3.3.5 压力速度耦合方式的选择
• 3.4 气相流场的数值模拟
• 3.4.1 几何模型的建立
• 3.4.2 边界条件的设置
• 3.4.3 结果分析
• 3.5 气-固两相流的模拟
• 3.5.1 两相流模型的选择
• 3.5.2 数学方程
• 3.5.3 边界条件
• 3.5.4 结果分析
• 3.6 气-液-固三相流场的模拟
• 3.6.1 三相流模型的确定
• 3.6.2 计算条件
• 3.6.3 结果分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 最佳运行参数匹配研究
• 4.1 实验系统的建立
• 4.1.1 实验系统的基本组成
• 4.1.2 测试孔的确定
• 4.1.3 实验仪器
• 4.1.4 数据采集系统
• 4.1.5 实验粉尘
• 4.2 实验方案
• 4.2.1 实验参数范围的选择
• 4.2.2 最佳除尘目标的设定
• 4.2.3 除尘效率的计算
• 4.3 实验的流程
• 4.3.1 实验准备
• 4.3.2 实验步骤
• 4.4 实验结果
• 4.5 最佳除尘参数匹配的确定
• 4.6 最佳参数匹配的实验验证
• 4.7 最佳参数匹配的数值模拟验证
• 4.7.1 数值模型的实验验证
• 4.7.2 最佳参数匹配的模拟验证
• 4.8 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要科研成果