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提高荷电粉尘粒子过滤除尘效率的机理研究

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第一章 绪 论

1.1 选题背景和意义

1.2 国外研究现状

1.3 国内研究现状

1.4 待解决的关键问题

1.5 主要研究内容和技术路线

1.6 课题来源

第二章 电袋除尘技术基础理论分析

2.1 电除尘技术基础理论

2.2 布袋除尘技术基础理论

2.3 电袋除尘机理

2.4 电袋复合除尘器优势之处

2.5 电袋除尘器的结构形式

2.6 电袋除尘效率的主要影响因素

2.7 本章小结

第三章 荷电粉尘粒子在滤袋表面的动力学研究

3.1 电场中荷电粒子向过滤层表面运动的数学模型建立

3.2 滤袋捕集荷电粉尘粒子的作用机理

3.3 本章小结

第四章 荷电粉尘粒子向滤袋表面运动的轨迹及沉积

4.1 仿真模型的建立

4.2 控制方程的建立

4.3 荷电粉尘粒子向袋区运动的运动轨迹模型建立

4.4 粒子在袋表的堆积

4.5 本章小结

第五章 电袋除尘器袋区结构优化

5.1 CFD软件简介

5.2 流体流动问题的数值模拟理论基础

5.3 仿真模拟结果和分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 对未来研究的展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果

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摘要

如今,我国工业化和城市化的进程日益加快,环境污染问题日趋严重。可吸入性烟粉尘严重危害全世界动植物和人类的健康。电袋除尘器结合了电除尘器和袋除尘器的各自优势,很好地解决了对细微粉尘的收集难题,但人们至今仍对荷电粉尘粒子向滤袋表面层的运动规律以及提高过滤除尘效率的机理解释不清。本文研究的目的在于使人们初步了解荷电粉尘粒子从电区向滤袋表面运动的轨迹,探讨收尘机理,指导如何保持电袋除尘器内气流的均布,使电袋除尘器始终保持高效运行状态。
  本文运用电除尘和过滤除尘理论以及气溶胶力学理论,在“前电后袋”式电袋除尘器模型中,对荷电粉尘粒子的凝并作用和其在滤袋表面的堆积规律、机理和影响电袋除尘器除尘效率的主要因素进行了详细分析,建立了荷电粉尘粒子向过滤层表面运动过程的数学模型。运用GAMBIT软件对电袋除尘器装置建立了仿真模型,并以滤袋区为研究对象,借助ANSYS软件模拟了粉尘粒子向滤袋表面运动情况及在滤袋表面的气流速度分布情况,通过改变滤袋长度、滤袋个数和排列方式其中任意一个条件,进行对比实验。随后通过分析滤袋表面含尘气流速度分布情况图,分别得出符合要求的布袋结构大小、滤袋个数、排列方式及其对应的入口风速,再将其具体数值大小导入EXCEL表格中,利用数学手段得出均方差来判断气流的均匀性,优化袋区结构,最终得出电袋除尘效果最佳的滤袋尺寸、排列方式和入口风速。
  研究结果表明,荷电粉尘间的凝并效果较未荷电的更好,在滤袋表面的堆积状态由于感应静电力使粉尘间产生排斥作用呈疏松堆积,而未荷电的粉尘则是致密堆积。不同种类的粉尘粒子在各个滤袋的捕集量的多少与尘粒本身密度大小有关,密度大的粉尘在气流速度相同的情况下由于其随气流高速运动而产生的惯性更大,故在后排滤袋粉尘的被捕集量更多。对于不同的滤袋排列方式,气流在滤袋表面的速度大小也不相同,且最大气流速度值会随着滤袋个数的增加而减小。
  通过分析影响荷电粉尘粒子过滤除尘效率的主要因素,借助相关软件模拟电袋除尘器中滤袋表面的气流速度分布情况,再结合数学手段作具体分析,确立了电袋除尘效率最佳的袋区尺寸、滤袋个数和入口风速为:袋区长5米,袋宽2米,滤袋个数为9个,入口风速为0.4m/s,滤袋的排列方式为按“333”排列。可为今后研究电袋除尘器如何保持高除尘效率以及选型和气流均布鉴定提供理论参考。

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