大氣中的顆粒物污染不僅影響氣候,而且對人類健康造成嚴重危害,已經(jīng)引起國際社會的廣泛關(guān)注,其中毒性最大的是PM2.5。為此,各國均制定了嚴格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對其進行限制。然而,目前工業(yè)生產(chǎn)中常見的除塵器,如靜電除塵器、旋風(fēng)分離器等,雖然整體除塵效率很高,但對細顆粒的捕集效率很低,因此大量PM25顆粒在工業(yè)生產(chǎn)中被排入大氣。聲波團聚是一種氣溶膠預(yù)處理技術(shù),在煙氣進入除塵器前,運用高強聲場進行輻射處理,在數(shù)秒的時間內(nèi),煙氣中的顆粒之間發(fā)生團聚,使煙氣的顆粒數(shù)目減少,平均粒徑增大,能夠在后續(xù)的除塵器中獲得更好的除塵效率,從而達到控制細顆粒排放的目的。然而至今為止,對聲波團聚技術(shù)的研究仍存在不足：聲波團聚中各個操作參數(shù)對團聚的影響情況尚未完全了解,尤其是最佳團聚頻率的確定,仍存在爭議；對聲波團聚機理的研究還不夠深入,特別是同向作用團聚機理、再填充機理和聲波尾流效應(yīng)等；對聲波團聚過程的數(shù)值模擬研究不足,已有的研究中,采用的理論模型過于簡化,而數(shù)值求解的方法效率偏低,精度差。針對以上問題,本文主要從實驗、團聚機理和數(shù)值模擬這幾個方面展開研究工作。首先,搭建實驗臺架,采用燃煤飛灰作為試驗氣溶膠,研究各操... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：280 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
圖目錄
表目錄
符號清單
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 聲波團聚研究進展
        1.2.1 聲波團聚發(fā)展概況
        1.2.2 聲波團聚實驗研究進展
        1.2.3 聲波團聚機理研究進展
        1.2.4 聲波團聚數(shù)值模擬的研究進展
    1.3 現(xiàn)有研究的不足之處
        1.3.1 實驗研究
        1.3.2 機理研究
        1.3.3 數(shù)值模擬
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 實驗系統(tǒng)及方法
    2.1 實驗系統(tǒng)及設(shè)備
        2.1.1 給料系統(tǒng)
        2.1.2 聲源系統(tǒng)
        2.1.3 聲測量系統(tǒng)
        2.1.4 團聚室
        2.1.5 氣溶膠采樣及測量系統(tǒng)
        2.1.6 煙氣凈化系統(tǒng)
    2.2 實驗方法
3 燃煤飛灰聲波團聚的實驗研究
    3.1 引言
    3.2 高頻下聲波團聚的實驗研究
        3.2.1 聲波作用下氣溶膠粒徑分布變化
        3.2.2 聲壓級對聲波團聚的影響
        3.2.3 停留時間對聲波團聚的影響
        3.2.4 初始濃度對聲波團聚的影響
        3.2.5 高頻下聲波團聚實驗結(jié)果的討論
    3.3 低頻下聲波團聚的實驗研究
        3.3.1 聲波作用下氣溶膠粒徑分布變化
        3.3.2 微觀形態(tài)變化
        3.3.3 頻率對聲波團聚的影響
        3.3.4 聲壓級對聲波團聚的影響
        3.3.5 停留時間對聲波團聚的影響
        3.3.6 初始濃度對聲波團聚的影響
        3.3.7 低頻下聲波團聚實驗結(jié)果的討論
    3.4 聲波團聚的優(yōu)化研究
        3.4.1 增濕促進團聚的實驗研究
        3.4.2 鋸齒波促進團聚的實驗研究
    3.5 聲波團聚技術(shù)經(jīng)濟性分析
    3.6 本章小結(jié)
4 聲波團聚中碰撞效率的研究
    4.1 引言
    4.2 同向團聚機理的理論模型
        4.2.1 顆粒在聲場中運動及受力分析
        4.2.2 同向團聚機理的核函數(shù)
    4.3 碰撞效率計算模型
    4.4 計算結(jié)果及分析
        4.4.1 顆粒粒徑的影響
        4.4.2 頻率的影響
        4.4.3 聲壓級的影響
        4.4.4 溫度的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 聲波尾流效應(yīng)的研究
    5.1 引言
    5.2 聲波尾流效應(yīng)的數(shù)值模型
    5.3 計算結(jié)果及分析
        5.3.1 顆粒之間的夾角對聲波尾流效應(yīng)的影響
        5.3.2 顆粒之間距離對聲波尾流效應(yīng)的影響
        5.3.3 頻率對聲波尾流效應(yīng)的影響
        5.3.4 顆粒粒徑對聲波尾流效應(yīng)的影響
        5.3.5 聲振速對聲波尾流效應(yīng)的影響
    5.4 數(shù)值模擬的正確性驗證
        5.4.1 與Dianov的近似解比較
        5.4.2 與高速攝影實驗結(jié)果比較
    5.5 聲波尾流效應(yīng)在聲波團聚中的作用分析
        5.5.1 作為單分散相氣溶膠的主要團聚機理
        5.5.2 作為同向團聚作用的再填充機理
    5.6 本章小結(jié)
6 聲波團聚數(shù)值模擬研究
    6.1 引言
    6.2 聲波團聚的理論模型
        6.2.1 氣溶膠動力學(xué)方程
        6.2.2 聲波團聚理論模型
    6.3 數(shù)值計算方法
        6.3.1 改進的分組算法
        6.3.2 時間步長的選取
    6.4 計算結(jié)果及分析
        6.4.1 氣溶膠粒徑分布在聲場中的變化情況
        6.4.2 頻率對聲波團聚的影響
        6.4.3 聲壓級對聲波團聚的影響
        6.4.4 停留時間對聲波團聚的影響
        6.4.5 初始氣溶膠濃度對聲波團聚的影響
        6.4.6 氣溶膠粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差對聲波團聚的影響
    6.5 數(shù)值模擬的正確性驗證
        6.5.1 與解析解的比較
        6.5.2 與實驗結(jié)果比較
    6.6 本章小結(jié)
7 積分近似矩量法應(yīng)用于聲波團聚數(shù)值模擬的研究
    7.1 引言
    7.2 理論模型及算法
    7.3 數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性驗證
        7.3.1 與解析解比較
        7.3.2 與分組算法比較
    7.4 計算結(jié)果及分析
        7.4.1 聲場中氣溶膠各階矩量和平均粒徑的變化情況
        7.4.2 各操作參數(shù)對聲波團聚的影響
    7.5 本章小結(jié)
8 總結(jié)和建議
    8.1 全文總結(jié)
        8.1.1 實驗研究方面
        8.1.2 機理研究方面
        8.1.3 數(shù)值模擬方面
    8.2 本文主要創(chuàng)新點
    8.3 不足之處及未來工作展望
參考文獻
附錄1 碰撞效率計算代碼
附錄2 聲波尾流效應(yīng)數(shù)值模擬代碼
附錄3 分組法模擬聲波團聚的代碼
附錄4 QMOM模擬聲波團聚的代碼
作者簡介
攻讀博士期間發(fā)表的論文
后記


【參考文獻】：
期刊論文
[1]頻率對燃煤飛灰聲波團聚影響的模型及實驗驗證[J]. 張光學(xué),劉建忠,周俊虎,王潔,岑可法.  中國電機工程學(xué)報. 2009(17)
[2]燃煤飛灰低頻下聲波團聚的實驗研究[J]. 張光學(xué),劉建忠,周俊虎,岑可法.  化工學(xué)報. 2009(04)
[3]聲波團聚脫除柴油機尾氣中超細顆粒物的試驗研究[J]. 陳厚濤,章汝心,曹金祥,沈湘林.  內(nèi)燃機學(xué)報. 2009(02)
[4]小顆粒聲波團聚中碰撞效率的計算及影響分析[J]. 張光學(xué),劉建忠,周俊虎,岑可法.  化工學(xué)報. 2009(01)
[5]燃煤細微顆粒聲波團聚的機理研究[J]. 徐鴻,駱仲泱,王鵬,徐飛,岑可法.  工程熱物理學(xué)報. 2008(11)
[6]水煤漿燃燒可吸入顆粒物分布及排放規(guī)律[J]. 張光學(xué),劉建忠,周俊虎,葉琳,張保生,岑可法.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2008(10)
[7]燃煤飛灰超細顆粒物聲波團聚清除的實驗研究[J]. 陳厚濤,趙兵,徐進,沈湘林.  中國電機工程學(xué)報. 2007(35)
[8]平面沖擊射流場中納米顆粒凝結(jié)和擴散的矩積分方法(英文)[J]. 于明州,林建忠,熊紅兵.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007(06)
[9]氣溶膠微粒聲波團聚技術(shù)的回顧與展望[J]. 張光學(xué),劉建忠,周俊虎,岑可法.  熱力發(fā)電. 2007(11)
[10]聲波團聚對燃煤電廠可吸入顆粒物的排放控制[J]. 徐鴻,駱仲泱,王鵬,徐飛,岑可法.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2007(07)

博士論文
[1]燃煤鍋爐排放小顆粒污染及聲波團聚排放控制研究[D]. 徐鴻.浙江大學(xué) 2006
[2]燃煤可吸入顆粒物聲波團聚[D]. 姚剛.東南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]可吸入顆粒物在人體上呼吸道中運動沉積的數(shù)值模擬[D]. 曾敏捷.浙江大學(xué) 2005
[2]煤燃燒超細顆粒物及其重金屬生成與分布特征研究[D]. 范海燕.浙江大學(xué) 2004



本文編號：3356752