【摘 要】
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静电除尘器的极配形式影响着其电气特性和流体的运动,进而影响细颗粒物的捕获。本文应用COMSOL Multiphysics数值模拟软件和干式实验系统及粒子图像测速技术研究了孔板除尘器内极配形式对离子风和除尘效率的影响;在湿式系统中提出孔板复合膜电极,提高了对微细颗粒物的捕集效率。主要研究内容如下:第一,对圆棒-孔板极配形式下的静电除尘器内静电场和湍流场及颗粒物荷电场进行多物理场耦合数值分析,为实验提
【基金项目】
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河北省基础研究计划项目(No.E2018202333); 河北省创新能力提升计划项目(No.19453713D);
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静电除尘器的极配形式影响着其电气特性和流体的运动,进而影响细颗粒物的捕获。本文应用COMSOL Multiphysics数值模拟软件和干式实验系统及粒子图像测速技术研究了孔板除尘器内极配形式对离子风和除尘效率的影响;在湿式系统中提出孔板复合膜电极,提高了对微细颗粒物的捕集效率。主要研究内容如下:第一,对圆棒-孔板极配形式下的静电除尘器内静电场和湍流场及颗粒物荷电场进行多物理场耦合数值分析,为实验提供理论基础。对比平板收尘极,发现孔板收尘极的优势在于:板面开孔处电场强度存在激增;板面电荷密度小于平板,减小了反电晕现象;开孔结构形成阻力削弱了板面离子风涡旋;在相同粒径下,孔板荷电量是平板的2至4倍。第二,搭建与数值模拟相同的实验模型。(1)在干式实验系统中研究了针电极-孔板的V-I特性和除尘效率。首先得出了干式孔板收尘极最优参数:双边布置和开孔率30%及孔排布方式为4×11时除尘效率更高且电气性能更稳定;其次在孔板收尘极最优参数上,研究了针电极不同针尖曲率半径和针尖长度及角度与其最佳极配方式:针尖曲率半径r=0.5 mm配合孔板能在更广的电压范围内提高除尘效率;针尖曲率半径r=0.5 mm配合平板,能在较低电压下提高大粒径颗粒物的除尘效率;针长L=20.0 mm与孔板距离适中,板面电荷均匀,更有利于收尘;针尖呈90°配合孔板更适合处理近出口逃逸的微细粉尘,针尖呈45°能稳定升压,适合处理近入口高浓度粉尘。(2)在湿式系统中,发现孔板复合膜电极能有效防止水花飞溅,有较强的节水性和布水性,且电晕电流值小于金属板,电场强度能稳定提高,有利于微细粉尘的捕集。第三,搭建粒子图像测速系统。分析了干式系统中针电极不同针尖角度下的流场变化;发现针尖呈90°放置时,粉尘粒子的流线大部分向着收尘极靠近,且孔板附近的离子风涡旋较小,更有利于收尘。最后,在前文研究基础上,提出波纹-孔板结构。发现波纹型增大了空间场强;渐缩渐扩结构使得主气流靠近收尘极附近时,阻力区域更广;放电极间离子风涡旋被压缩甚至消失,有效提高了除尘效率。
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