過濾凈化是環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域存在的較為重要的問題，對(duì)粉塵進(jìn)行過濾凈化存在著過濾介質(zhì)隨捕集粉塵的沉積，過濾介質(zhì)壓力損失及能耗隨過濾時(shí)間劇烈增加，過濾介質(zhì)需經(jīng)常清灰及更換等問題，提高粉塵捕集效率、優(yōu)化過濾運(yùn)行過程、降低過濾運(yùn)行成本，減少能耗，研發(fā)高效、低阻、易清灰的新型過濾介質(zhì)是多年來眾多學(xué)者及科研工作者的追求目標(biāo)。為此，本課題圍繞粉塵過濾凈化問題，開展研究，研究重點(diǎn)為減少工業(yè)粉塵過濾壓力損失及優(yōu)化選擇過濾材料等問題。 本課題研究對(duì)如何進(jìn)行優(yōu)化過濾運(yùn)行及優(yōu)化選擇和設(shè)計(jì)過濾介質(zhì)等問題進(jìn)行了理論、實(shí)驗(yàn)及模擬研究。 本課題主要研究?jī)?nèi)容及研究結(jié)果包括： (1)考慮了粉塵顆粒在過濾介質(zhì)中的沉積，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，建立了粉塵濃度在纖維過濾介質(zhì)分布的數(shù)學(xué)模型，分別在單纖維捕集系數(shù)固定不變及隨粉塵沉積質(zhì)量變化兩種情況下，對(duì)粉塵濃度分布數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了理論求解，得出了非穩(wěn)態(tài)捕集效率的理論計(jì)算公式，傳統(tǒng)過濾理論捕集效率計(jì)算公式為本模型理論的特例，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究分析，證明了本數(shù)學(xué)模型的兩種理論求解結(jié)果，雖然在形式上有所不同，但計(jì)算結(jié)果基本一致。 (2)通過對(duì)傳統(tǒng)過濾效率理論計(jì)算公式中各影響因素進(jìn)行分析計(jì)算，獲得大量的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)分析，得出了捕集效率計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�，以便于預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)過濾介質(zhì)的捕集效率，為計(jì)算多分散粉塵顆粒捕集總效率，提供了計(jì)算方法及途徑。 (3)建立非穩(wěn)態(tài)壓力損失的機(jī)理及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�，通過對(duì)國(guó)產(chǎn)纖維濾料的性能測(cè)試研究，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，為國(guó)產(chǎn)濾料應(yīng)用于粉塵控制，積累了研究數(shù)據(jù)及資料。 (4)在假設(shè)條件下，開發(fā)可視化粉塵顆粒物在纖維濾料中沉積的計(jì)算機(jī)仿真模擬程序，模擬粉塵沉積及過濾過程，研究濾料及粉塵顆粒物特性與過濾性能之間的相互關(guān)系，對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，取得必要的修正及參數(shù)，便可利用計(jì)算機(jī)模擬研究替代實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過濾介質(zhì)的優(yōu)化選擇及設(shè)計(jì)。 (5)通過建立的計(jì)算機(jī)隨機(jī)沉積模型，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的計(jì)算，研究不同粒徑的顆粒物沉積與不同纖維直徑及間距的互相關(guān)系等問題，為濾料結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)創(chuàng)立條件，為開發(fā)新型濾料提供理論依據(jù)。通過計(jì)算機(jī)模擬分析，得出了粉塵粒徑、纖維直徑及過濾介質(zhì)填充率與捕集效率和壓力損失的相關(guān)關(guān)系，提出梯度濾料具有較好的過濾特性的濾料設(shè)計(jì)思想。 (6)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬形成的粉塵層，引入分形理論，研究單分散和多分散粉塵顆粒群的幾何特征，用分形維數(shù)這一簡(jiǎn)單的數(shù)值，表征復(fù)雜的粉塵顆粒物沉積群的形態(tài)，研究粉塵層的孔隙率與其粒徑及分形維數(shù)的關(guān)系，探討粉塵分維數(shù)在粉塵控制技術(shù)中應(yīng)用的可行性及應(yīng)用途經(jīng)。 (7)將新的濾料設(shè)計(jì)思想應(yīng)用于新型濾料研發(fā)中，研制出具有高效、低阻及易清灰特性的梯度濾料，其壓力損失低于覆膜濾料。并將其應(yīng)用于電廠過濾除塵系統(tǒng)中，解決了過濾運(yùn)行中能耗過大的問題，為袋式過濾除塵器應(yīng)用于電廠除塵中積累了經(jīng)驗(yàn)。
【學(xué)位單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：X701.2
【部分圖文】：

隨負(fù)荷增加，過濾顆粒沉積主要在濾料表面邊緣處形成〔‘3〕。A.schmidt一ott(1988)對(duì)銀粉顆粒的沉積及凝聚，進(jìn)行了顯微鏡觀測(cè)研究〔44]，銀粉顆粒的沉積及凝聚形狀與溫度相關(guān)，顆粒的凝聚形狀如圖1一3所示。簿，00內(nèi)m《bl一甲硯奸~..卿r鄧川、C.翻玩r口”】弋圖1一3.銀粉顆粒凝聚顯微鏡觀測(cè)圖(a)T=300C，(b)T=300oCYu一 HSiangcheng和Chuen一 JinnTsai采用飛灰(MMAD:6.28腳)、石灰石(MMAD:2.53卿)、SAE細(xì)粉塵(MMAD:3.88腳)三種粉塵顆粒，對(duì)過濾過程中，通過粉塵層的壓力損失影響因素進(jìn)行了研究，并采用激光測(cè)距儀，對(duì)粉塵層厚度及過濾過程中粉塵層的壓縮量進(jìn)行了研究，得出經(jīng)驗(yàn)比阻力系數(shù)

利用實(shí)驗(yàn)裝置，在大氣背景濃度條件下，對(duì)國(guó)產(chǎn)四種濾料(A.針刺濾料;B.機(jī)織濾料;C.機(jī)織+覆膜濾料;D.針刺毛氈濾料)進(jìn)行測(cè)試，得出清潔濾料與過濾速度關(guān)系曲線，如圖3一3~圖3一6所示，從圖中可知:壓力損失與過濾速度關(guān)系為一曲線，它可近似地視為由兩條直線組成，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)在IOm/min~15m/min，孔隙率越小，其轉(zhuǎn)折過濾速度越小，對(duì)于覆膜濾料其轉(zhuǎn)折過濾速度最小，而對(duì)于孔隙率較大的針刺毛氈濾料，其過濾速度基本上無轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其壓力損失與過濾速度為線性關(guān)系。由圖可以看出:對(duì)于工業(yè)粉塵過濾，由于粉塵濃度較高，過濾時(shí)使壓力損失增加較大，為減少過濾能耗，工業(yè)除塵過濾應(yīng)采用低速過濾，通常過濾速度采用0.5一3m/min;

程序主界面(規(guī)則排列過濾介質(zhì))
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 潘伶;楊燕珍;;袋式除塵器內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2012年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張巍;微孔陶瓷過濾法控制燃煤窯爐黑煙污染的理論研究[D];湖南大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 陳軍軍;基于CAE的袋式除塵器多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];南昌大學(xué);2011年

2 徐芳芳;纖維材料過濾特性的數(shù)值模擬[D];東華大學(xué);2012年

3 朱輝;粉塵顆粒在纖維過濾介質(zhì)表面沉積的計(jì)算機(jī)模擬[D];東華大學(xué);2009年

4 于先坤;顆粒物在纖維過濾介質(zhì)中過濾特性的模擬研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2012年

5 王偉;小型高效過濾器過濾性能的多尺度數(shù)值仿真研究[D];中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2013年

本文編號(hào)：2884603