ESP粉尘收尘过程数值模拟

论文摘要

静电除尘器作为一种除尘效率高、设备阻力小、适用范围广的除尘装置,目前在工业领域的烟气粉尘净化过程中被广泛应用。随着计算机技术的发展和数值模拟技术的应用,使更为精确的求解静电除尘器的数学模型成为可能,并且能够直观地显示模拟结果。本课题建立了线板式静电除尘器数学模型,并利用FLUENT软件对电除尘器的除尘过程进行数值模拟。本文在深入理解静电除尘器除尘机理的基础之上,系统的研究了FLUENT数值计算软件在电除尘器中的应用,建立了合适的数学模型并构造了控制方程及边界条件,其中控制方程包括气体连续性方程、动量方程、颗粒动力学方程、电场方程、电流连续性方程等。本文以线板式静电除尘器为研究对象,建立了二维几何模型并对其进行了网格划分,之后运用欧拉-拉格朗日方法进行计算。在计算中,将气相作为连续介质,采用k-ε双方程湍流模型,并用SIMPLE算法对流场进行数值模拟；将固相作为离散体系,采用离散相模型计算。计算结果通过图形的形式直观的展现出来,从而得到静电除尘器内部流场、电场的分布以及在不同条件下颗粒的运动轨迹。此外,还对静电除尘器的除尘效率进行了系统的研究。通过改变颗粒粒径、电极电压、入口气流速度以及除尘器结构参数（包括线板间距和收尘极板长度）等初始条件对电除尘器进行模拟,从而得到不同参数对除尘效率的影响。结果表明：除尘效率随颗粒粒径（2-6μm）的增大而增大,随电压（30-70kV）的升高而增大,随入口气流速度（0.6-1.4m/s）的增大而减小,随线板间距（0.15-0.25m）的增大而减小,随收尘极板长度（0.8-2.4m）的增大即电极个数的增多而增大。数值模拟的结果对静电除尘器的研究和设计有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电除尘器研究进展
• 1.2.1 国外研究情况
• 1.2.2 国内研究情况
• 1.3 数值模拟在静电除尘过程中的应用
• 1.4 CFD技术简介
• 1.5 课题研究意义
• 1.6 本文研究内容和方法
• 第2章 静电除尘器理论研究
• 2.1 静电除尘器除尘机理
• 2.2 电晕放电
• 2.3 尘粒荷电
• 2.3.1 电场荷电
• 2.3.2 扩散荷电
• 2.3.3 电场荷电和扩散荷电的联合影响
• 2.4 尘粒收集
• 2.5 除尘过程中其他现象
• 2.5.1 二次扬尘
• 2.5.2 反电晕
• 第3章 静电除尘器的模型
• 3.1 物理模型
• 3.1.1 连续介质模型
• 3.1.2 离散颗粒模型
• 3.1.3 流体拟颗粒模型
• 3.2 数学模型
• 3.2.1 连续相模型
• 3.2.2 离散相模型
• 3.2.3 电场模型
• 3.2.4 除尘效率
• 3.3 本章小结
• 第4章 静电除尘器数值模拟过程
• 4.1 FLUENT软件简介
• 4.2 FLUENT软件的数值模拟
• 4.2.1 模型建立
• 4.2.2 模型简化假设条件
• 4.2.3 计算方法
• 4.2.4 参数设定
• 4.2.5 边界条件
• 4.2.6 计算流程
• 4.2.7 FLUENT计算步骤
• 4.3 本章小结
• 第5章 模拟结果讨论与分析
• 5.1 二维气相场的速度分布
• 5.2 除尘器内电场分布
• 5.3 不同影响因素下的颗粒轨迹
• 5.3.1 粒径对颗粒运动的影响
• 5.3.2 电压对颗粒运动的影响
• 5.3.3 入口气流速度对颗粒运动的影响
• 5.3.4 线板间距对颗粒运动的影响
• 5.3.5 收尘极板长度对颗粒运动的影响
• 5.4 除尘效率
• 5.4.1 粒径及电压对除尘效率的影响
• 5.4.2 入口气流速度对除尘效率的影响
• 5.4.3 线板间距对除尘效率的影响
• 5.4.4 收尘极板长度对除尘效率的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 致谢
• 作者从事科学研究和学习经历的简历