為分析電暈離子風(fēng)除濕的機(jī)理,探究不同電壓下等離子場與流場的分布以及影響收水效果的因素,利用COMSOL軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,計算了電除霧器一維等離子場,得到了電子與離子的分布規(guī)律和空間電荷密度;通過附加體積力的方法,計算了不同條件下離子風(fēng)的分布情況和變化規(guī)律;選取內(nèi)置層流混合物模型進(jìn)行兩相流模擬,分析電場對電除霧器收集液滴的效果。研究表明:陽離子大量集中在電暈極附近,而陰離子則充滿電暈外區(qū),使得電除霧器內(nèi)大部分區(qū)域充滿了負(fù)電荷;由于陰離子受電場力而形成的離子風(fēng),在電除霧器內(nèi)將空氣吹卷至筒壁,而且隨著電勢差的增大,空間電荷密度越大,離子風(fēng)速度越大。通過對比施加電場前后除霧器出口液滴濃度,發(fā)現(xiàn)離子風(fēng)使得出口水汽量減少近25.8%,驗證了電暈離子風(fēng)除濕的可行性。 

【文章來源】：熱能動力工程. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

電除霧器截面圖

圖1 電除霧器截面圖考慮到模型的對稱性和等離子場計算的高度復(fù)雜性,在計算等離子場時,采用一維模型,網(wǎng)格數(shù)設(shè)定為2 000。計算流場時,采用二維軸對稱模型,劃分非機(jī)構(gòu)化網(wǎng)格,網(wǎng)格總數(shù)為15 415,如圖3所示。二維計算網(wǎng)格無關(guān)性驗證設(shè)定陰極電勢-20 kV,結(jié)果如表3所示。

利用COMSOL軟件,選取等離子場模塊與電場模塊,通過耦合計算出計算域靜電場和空間電荷分布;選取層流模塊,通過加載體積力計算電除霧器內(nèi)流場;選取內(nèi)置層流混合物模型進(jìn)行兩相流模擬,求解加載電場前后流場中的液滴濃度瞬態(tài)分布,并通過積分的方法在出口界面上求取平均濃度進(jìn)而求得除霧效率。電暈極設(shè)置電勢,等離子場條件為金屬接觸,二次電子發(fā)射系數(shù)取0.05,收霧極接地,電勢為零。由于幾何模型的對稱性,電暈線上為對稱邊界條件。碰撞截面反應(yīng)數(shù)據(jù)通過導(dǎo)入Tomsend系數(shù)表并規(guī)定反應(yīng)速率。研究-20～-80 kV不同電勢下的電場與等離子場分布。兩相流分別選取空氣和液態(tài)水作為連續(xù)相和離散相,物質(zhì)性質(zhì)采用軟件數(shù)據(jù)。液滴直徑為4.2 μm,環(huán)境溫度為293.15 K。除霧器下端為霧氣進(jìn)口,設(shè)定進(jìn)口速度1.5 m/s,空氣與液滴進(jìn)口速度相同無相對滑動,液滴體積分?jǐn)?shù)為0.02;上端為出口條件,不抑制回流的產(chǎn)生。左側(cè)是對稱邊界條件,右側(cè)為無滑移壁面條件。打開重力加速度項以及體積力項,分別模擬重力和電場力對流場的影響,電場強(qiáng)度等效為一個重力加速度。流場初始時刻液滴濃度為零。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3291572