温度对静电除尘器中颗粒运动影响的数值研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lian2008bang
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静电除尘器被广泛应用在火力发电厂中,用于捕集细颗粒物,降低其排放。目前,国内外学者研究的大多数是常温状态下的静电除尘器,还有一些学者研究的是超高温度的静电除尘器。上述静电除尘器是在与发电厂的排烟温度完全不同的温度下研究的,因此了解静电除尘器在实际发电厂排烟温度下的工作是非常有意义的。首先,确定了数值模拟需要的数值方法,其中包括电晕电场的控制方程、颗粒的运动方程、颗粒的荷电模型、流体的运动方程,采用FLUENT软件中的用户自定义函数对上述的数值方法进行编写,并采用与实验相同的物理模型进行数值方法的验证,保证数值模拟的准确性。其次,讨论了温度和入射位置对颗粒荷电方式的影响,以及温度对颗粒运动轨迹的影响。静电除尘器内工作温度从298 K上升到413 K时,亚微米颗粒的荷电量增加,温度从413 K上升到433 K时,亚微米颗粒的荷电量降低,这说明亚微米颗粒在298-433K的温度区间,随着温度的升高,颗粒的荷电量是先升高后降低的,而粒径较大的颗粒,以10μm颗粒为例,颗粒的荷电量随温度的升高而降低。在此基础上,探讨了在温度为413 K时,亚微米颗粒荷电量随入射位置的变化情况,研究发现粒径越小的颗粒,其荷电的方式主要是扩散荷电,且入射位置越高,扩散荷电的作用越明显。颗粒的出口高度随着温度的升高而降低。最后,研究了温度和空气速度对二次流的影响,以及温度、空气速度和入射面对颗粒捕集效率的影响。在温度不变的前提下,静电除尘器通道内空气速度的增加,减少了二次流对静电除尘器通道内流体运动的作用,出现二次流产生的“涡”减小的现象。随着温度的上升,有二次流时,对0.2μm颗粒的捕集更好,而没有二次流时,0.2μm的颗粒捕集效率逐渐降低,这是因为0.2μm的颗粒跟随性较强,且容易受到二次流产生的“涡”的影响。亚微米颗粒在静电除尘器中,在相同的空气流速下,随着温度的上升,由于温度上升工作电压的下降,颗粒的捕集效率逐渐降低。当温度不变,速度增加时,相同粒径的颗粒,捕集效率在下降,尤其是空气的速度从0.6升至0.8 m/s时,下降的幅度较为明显;而在温度不变,相同的空气速度下,随着颗粒直径的增加,颗粒的电荷量增加,受到的电场力增加,其捕集效率在逐渐增大。当颗粒入射面的距离与除尘板越近,颗粒的捕集效率越好,且不容易受空气速度的影响,而颗粒的入射面远离除尘板时,易受空气速度的影响,且除尘效率较差。
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