目前我国大气颗粒物污染问题十分严重,给人们生活和生产都带来极大的危害。燃煤电厂排放的细颗粒物是大气颗粒物污染的主要来源之一。传统除尘设备难以有效脱除PM_2.5细颗粒物,一种较好的解决思路是通过预处理手段使细颗粒物长大到较大的尺寸,然后再通入除尘设备进行脱除。水汽相变技术过程简单,效果明显,是一项很有前景的预处理技术。目前已有很多关于水汽相变促进细颗粒物脱除的实验研究,但是对其模拟研究相对较少。本文首先建立颗粒在水汽环境长大的动力学模型,考虑颗粒长大的三个阶段:成核阶段、过渡阶段以及长大阶段,对颗粒长大过程进行完整的描述。在成核阶段,水汽在颗粒表面形成液体晶胚;在过渡阶段,液体晶胚吸收周围水汽长大,其获得水分子的机制有直接吸附和表面扩散两种形式,该阶段可视为异质凝结长大;长大阶段的起点是液体晶胚完全覆盖颗粒表面,颗粒周围被一层液膜包裹,此时液滴吸收周围水汽长大,可视为同质凝结长大。然后通过实验数据对模型的准确性进行验证,结果表明:颗粒周围气流温度对颗粒长大预测有很重要的影响。模型的预测结果与实验结果较为吻合。为了探究操作条件以及颗粒性质对颗粒长大效果的影响,使用二维传热传质模型获得生长管中过饱和水平分布,对单一粒径颗粒在生长管中的长大进行模拟。结果发现:对于单一粒径颗粒来说,生长管中过饱和水平较高时,颗粒的最终长大粒径也较大;初始粒径和颗粒润湿性对颗粒最终长大粒径影响较小。数量浓度在10⁸个/m³以下时,颗粒数量浓度对颗粒的长大效果几乎没影响,颗粒数量浓度较大时,随着颗粒数量浓度的增加,蒸汽耗散作用更加明显,颗粒的最终长大粒径会降低。初始进气流速会影响生长管中过饱和度分布。颗粒数量浓度较低时,降低初始进气流速会增加颗粒在生长管中的核化长大距离,使颗粒具有更好的长大效果;颗粒数量浓度较高时,改变初始进气流速对颗粒长大效果影响不明显。生长管不同径向处过饱和水平分布不同,颗粒数量浓度较低时,径向位置r/R=0.5处,颗粒长大效果较好;颗粒数量浓度较高时,生长管中心线处颗粒长大效果较好。不同粒径颗粒之间的水汽竞争能力不同,对多分散颗粒群在生长管中的长大进行研究更具有实际意义。结果表明:对多分散颗粒群而言,颗粒数量浓度对颗粒长大效果影响较明显,颗粒数量浓度较大时,会导致小粒径颗粒的长大效果变差,随着颗粒数量浓度的增加,颗粒数量占比峰值向小粒径方向移动。随着颗粒初始峰值粒径的增加,颗粒最终长大粒径分布的分散度增加,且颗粒的长大效果变差。颗粒数量浓度较小时,初始气体流速对颗粒长大效果影响较大,随着初始气体流速的增加,颗粒的长大效果变差;颗粒数量浓度较大时,气体流速对颗粒长大效果的影响不明显。当生长管中过饱和水平一定时,增加进气温度会导致颗粒长大效果变差,不利于颗粒的长大。生长管中过饱和水平较低时,改善颗粒润湿性可以促进颗粒长大效果,生长管中过饱和水平较高时,改善颗粒润湿性对提高颗粒长大效果促进不大。