PM2.5作为雾霾的重要成分,对其控制仍是环境领域研究的热点。目前对于大气环境中PM2.5的控制最根本的方法是从根源上治理,但由于排放源多,排放过程和规模差异大,因此要从源头控制PM2.5的排放投入的资金大、见效时间长,并且在一定程度上会减缓经济的发展。另一种方法是直接去除大气中已经存在的PM2.5颗粒,这种方式见效较快,并且不会对当地的经济产生影响。但由于PM2.5颗粒物粒径较小,传统的除尘方法想要高效对其滤除,需要克服较大的空气阻力,能量消耗较大,运行成本高,因此只能应用于较小规模的室内空气的处理。而对局部区域空气进行处理时,目前大多采用处理效率低、耗能大的喷水雾方式。水汽相变技术可以解决PM2.5颗粒物较小的问题,利用水汽相变技术能够使细颗粒物发生核化凝结长大,降低颗粒物脱除过程中的阻力,使PM2.5更加容易被常规的除尘技术所脱除。本文应用水汽相变技术提出了一种自流式空气除尘系统,空气通过自然对流方式流经除尘系统,利用水汽相变技术使空气中的细颗粒物长大进而被脱除。此系统空气流动主要依靠自然对流,大幅降低了处理过程中的能耗,能长时间对大量空气进行处理,设备简单。为了研究自流式空气除尘系统的过饱和度分布特征,本文首先了使用Fluent用户自定义变量（UDS）对自流式空气除尘系统中的过饱和场进行数值计算,研究了自然对流情况下管道直径、进口空气温度、壁面热水温度、进口空气湿度及热水加入位置等几个方面因素对管道中过饱和度分布的影响。结果表明:随着管道直径的增加,平均过饱和度呈现出先升高后降低的趋势;平均过饱和度随着空气与热水温差的增大而增大;进口空气相对湿度对过饱和度的影响较小;相较于热水的全覆盖,热水加入位置靠近管道出口更有利于提高管道的过饱和水平。因此可通过选择合适的工况,使系统的过饱和度达到最优值。为了对自流式空气除尘系统进行综合评价,对系统进行了经济成本的分析,同时使用熵值法对系统进行了多指标综合评价,并基于BBD方法对系统进行三因素三水平试验设计,分析各因素对响应的影响程度,同时得到了管道长度为10m、20m、30m时的最优工况参数。结果表明:熵值法对过饱和度、空气流量及经济成本进行定权,空气流量指标权重系数占比总是最大,经济成本指标权重系数占比总是最小的;各因素中管道直径对空气流量及综合指标的影响程度总是最强的,热水温度对过饱和度及经济成本的影响程度总是最强的;三种管道长度下,最优工况参数基本相同,管道直径及热水温度都接近试验设计工况最大值,热水加入位置（z/L）基本在0.8附近。为了研究自流式除尘系统颗粒长大效果,本文设计了一套测量水汽过饱和氛围及细颗粒长大效果的实验装置,通过改变壁面热水温度来测量系统的平均过饱和度。以二氧化硅作为细颗粒物来源,测量自流式空气除尘系统颗粒物粒径长大情况。结果表明:当空气温湿度不变时,过饱和度会随着热水温度的增加而增加;当其他工况不变时,随着热水温度增加,颗粒长大效果增强;颗粒数量浓度会影响颗粒的水汽异相相变长大特性,随着颗粒数浓度的增加,颗粒长大效果变差。