析湿工况下翅片管式换热器表面粉尘沉积过程的数值模型

空调器采用翅片管式换热器作为蒸发器,在制冷工况下换热器表面发生析湿及粉尘沉积,导致性能衰减。建立湿翅片表面粉尘颗粒物沉积过程的数学模型,模拟冷凝水捕集颗粒物以及湿积灰层黏附颗粒物的过程。被冷凝水捕集的颗粒物数量等于运动轨迹与水表面轮廓会出现相交的入射颗粒物的数量;后续的入射颗粒物与湿积灰层碰撞时,部分入射颗粒物会发生沉积且部分被碰撞的已沉积湿颗粒物会发生移除,这两部分的颗粒物数量相减即为被湿积灰层黏附的颗粒物数量。模拟与实验结果的对比表明,预测的湿积灰层形状与实验照片的吻合度较好,预测的单位面积颗粒物沉积质量与91%的实验数据之间的误差在±20%之间,平均误差为11.8%。     

粉尘在过滤布袋上沉积规律的研究

通过单因素实验研究了工艺操作参数如粉尘含量、平均过滤速度和单位过滤面积的加料量(简称面加料量)对粉尘在布袋上沉积规律的影响.研究结果表明,粉尘在布袋长度方向上分布不均,中间凸起,上下两端逐渐减薄;在平均过滤速度和面加料量一定时,粉尘含量对粉尘层分布的影响可以忽略不计;平均过滤速度和面加料量对粉尘层的影响显著.还采用Gu...     

高湿黏性颗粒在聚四氟乙烯微孔膜滤料表面沉积特性的数值模拟

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像,建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型,采用计算流体力学和离散单元法(CFD?DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟,引入液桥力模型,忽略范德华力的作用,统计计算域内颗粒的受力情况,分析了不同表面能条件下3~6 ?m粒径颗粒在微孔膜滤料表面的沉积特性,将模拟结果与黏附效率的经验公式进行对比。结果表明,黏附效率与经验值、颗粒受力与液桥力模型的相对误差均在6%以内,CFD?DEM耦合计算方法可用于模拟不同环境湿度条件下的颗粒沉积;过滤风速、粒径与黏性是影响沉积形态的重要因素,提高过滤风速及增大颗粒粒径与黏性,颗粒更易在滤料表面形成稳定的树突结构,黏附效率及含尘压降增加。环境相对湿度影响两物体间液桥体积,接触力影响颗粒沉积,当增加表面能与液桥体积时,接触力及液桥力均相应增加,根据受力平衡原理,环境相对湿度对颗粒沉积影响很大。     

基于半焦为过滤介质的颗粒床过滤器除尘性能分析

为解决粉煤热解工艺中干馏气含尘量较大及颗粒床过滤器滤料再生问题,在颗粒床过滤器除尘实验装置上比较了半焦和石英砂两种滤料的过滤性能,分别采用单因素和正交实验法,考察了表观气速、滤料厚度、滤料粒径和粉尘进料浓度对颗粒床除尘性能的影响。结果表明:多孔介质半焦对粉尘的过滤效率明显高于石英砂;随着过滤时间的延长,除尘效率均呈现先增大后减小的趋势;从过滤质量因子角度考虑,当表观气速为0.35 m/s,滤料厚度为150 mm,滤料粒径为0.83 mm～1.25 mm时,颗粒床过滤器具有较高的过滤性能;粉尘进料浓度增加,在过滤前期除尘效率随之增大,但在过滤后期高进料浓度下除尘效率下降的速率较快。各因素对颗粒床过滤器最大除尘效率影响程度由大到小依次为:表观气速、滤料厚度、滤料粒径、粉尘进料浓度。当表观气速为0.25 m/s,粉尘进料浓度为10 g/m~3,床层厚度为150 mm,滤料粒径为0.38 mm～0.83 mm,除尘效率最大,为99.20%。     

湿度对袋式除尘性能的强化研究

针对袋式除尘过程中运行阻力较高的问题,提出了一种通过调控湿度、改变颗粒间作用力来强化袋式除尘性能的方法,系统考察了湿度对颗粒间作用力的影响;为扩大研究的普适性,采用在高湿环境下更不易形成液桥的疏水性滑石粉作为模拟粉尘,并采用聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料作为过滤介质,研究了湿度对滤饼空隙率、滤饼过滤阻力、荷尘量、除尘效率等除尘性能的影响。结果表明,颗粒间黏附力随湿度增加而增大。一定湿度范围内,含尘气体湿度越高,过滤阻力越小,除尘性能越好。通过提高湿度,在最优条件下,单位荷尘量下滤饼过滤阻力可降为原来的6%。     

移动式颗粒床气固分离性能冷态试验

以热解为首要步骤的煤炭分质转化技术可在较温和的条件下实现煤炭高效利用,其中含尘热解气净化是该技术规模化应用需要解决的关键问题之一。颗粒床过滤技术具有过滤效率高、滤料成本低等优势。为考察移动式颗粒床对粉煤热解气除尘过滤的有效性,选用小麦为颗粒床冷态试验的滤料介质,硅胶粉为试验粉尘,在自行设计的冷态试验平台上考察各操作条件对颗粒层过滤除尘效率的影响规律。结果表明:过滤效率的影响因素顺序为:表观风速过滤层厚度滤料下料速度;过滤效率随表观风速的增大而减小,随过滤层厚度的增加而增大。过滤层厚度增至200 mm以上时,过滤效率变化较小;而滤料下料速度增大,过滤效率减小。粉尘粒径达10μm后,过滤效率基本可维持在98%。在优化的过滤条件下(过滤层厚度为300 mm,滤料下料速度为0.002 m/s,过滤时间为10 min),最佳过滤效率可达98.1%。试验结果不仅实现了对常温下移动颗粒层过滤性能的预测,也为粉煤热解含尘煤气颗粒床热态除尘装置的设计提供了依据。     

纤维水膜极板表面颗粒沉积脱落特性

以极板表面荷电颗粒电子传递及离子定向迁移为基础,对纤维极板表面沉积颗粒粒径分布、粉尘层堆积形貌、颗粒沉积脱落过程及关键影响因素等进行了研究,并与金属极板进行对比。结果表明：静电场同一位置处（取样点15）,纤维极板表面沉积颗粒物的粒度（6.900 μm）小于金属极板（9.018 μm）,纤维水膜极板对颗粒物的捕集效率更高;与金属极板不同,纤维水膜极板表面粉尘层堆积形貌与电晕电流密度分布无明显关联性。荷电颗粒是以纤维束凸出处为沉积中心,沉积并聚集成球或链珠状,粉尘层厚薄随机且分布松散;纤维极板液体表面浸润和内部扩散,减小了纤维极板表面与粉尘层间静电力,增大了粉尘层内颗粒间黏结力;流动曳力、液桥力、静电力、重力是纤维极板控制粉尘层脱落的关键因素。     

气固错流移动颗粒床过滤器压降特性研究

研究了错流移动颗粒床过滤器操作压降与过滤介质特性、表现过滤气速、颗粒层移动速度和床层粉尘沉积量之间的关系。结果表明，无粉尘沉积时，床层压降可以用Ergun方程计算。颗粒层移动速度的变化并不会造成床层压降的显著变化。除尘过程中，床层内粉尘沉积量随气体中粉尘浓度的增大、颗粒层移动速度的减小而增加，同时将导致床层压降的显著增大。错流移动床除尘操作压降可以用带修正项的Ergun方程计算，其修正项为比沉积率和颗粒层空欧率的函数。在实验数据范围内，该方程的计算结果与实验数据最大偏差小于15％。     

纤维水膜极板表面颗粒沉积脱落特性

以极板表面荷电颗粒电子传递及离子定向迁移为基础,对纤维极板表面沉积颗粒粒径分布、粉尘层堆积形貌、颗粒沉积脱落过程及关键影响因素等进行了研究,并与金属极板进行对比。结果表明:静电场同一位置处(取样点15),纤维极板表面沉积颗粒物的粒度(6.900μm)小于金属极板(9.018μm),纤维水膜极板对颗粒物的捕集效率更高;与金属极板不同,纤维水膜极板表面粉尘层堆积形貌与电晕电流密度分布无明显关联性。荷电颗粒是以纤维束凸出处为沉积中心,沉积并聚集成球或链珠状,粉尘层厚薄随机且分布松散;纤维极板液体表面浸润和内部扩散,减小了纤维极板表面与粉尘层间静电力,增大了粉尘层内颗粒间黏结力;流动曳力、液桥力、静电力、重力是纤维极板控制粉尘层脱落的关键因素。     

固定床颗粒层过滤性能分析及预测

使用两种滤料颗粒在一套冷态试验装置上考察了过滤气速和颗粒层厚度对颗粒层过滤性能的影响。结合颗粒层过滤宏观模型,分析了不同操作条件下粉尘比沉积率σ对颗粒层粉尘捕集能力偏离初始值程度F和过滤压降偏离初始值程度G的影响,然后预测了过滤效率和压降。结果表明,试验范围内,随着σ的增大,F呈现先增加后降低的变化趋势,而G逐渐增加。结合过滤气速u=0.2~0.6 m·s^-1、颗粒层厚度L=0.11~0.2 m条件下的试验数据拟合得到了F-σ和G-σ函数关系,过滤效率和压降的计算值与试验吻合较好,优于文献中相关公式,可为颗粒床过滤性能的预测提供参考。     

固定床颗粒层过滤性能分析及预测

使用两种滤料颗粒在一套冷态试验装置上考察了过滤气速和颗粒层厚度对颗粒层过滤性能的影响。结合颗粒层过滤宏观模型,分析了不同操作条件下粉尘比沉积率?对颗粒层粉尘捕集能力偏离初始值程度F和过滤压降偏离初始值程度G的影响,然后预测了过滤效率和压降。结果表明,试验范围内,随着?的增大,F呈现先增加后降低的变化趋势,而G逐渐增加。结合过滤气速u=0.2~0.6 m·s~(-1)、颗粒层厚度L=0.11~0.2 m条件下的试验数据拟合得到了F-σ和G-σ函数关系,过滤效率和压降的计算值与试验吻合较好,优于文献中相关公式,可为颗粒床过滤性能的预测提供参考。     

气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率

研究了气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率与表观过滤气速、颗粒层移动速度、过滤气体粉尘含量的关系,并进一步探讨了粉尘在颗粒层内的沉积对除尘效果的影响.结果表明,颗粒层内粉尘沉积量较低时,沉积的粉尘有效地促进了颗粒层除尘效率的提高,但随粉尘沉积量增大,沉积粉尘的二次飞扬变得严重,其促进效应逐渐减小.在考虑了沉积粉尘对除尘效率影响和颗粒层内粉尘沉积不均匀性的基础上,基于捕集单元的收缩管模型,建立了计算移动颗粒层除尘效率和床层内粉尘沉积分布的数学模型.模型计算结果和实验数据比较表明,在操作气速0.1～0.3m•s^-1范围内,计算值与实验结果吻合较好.据此对除尘效率和床层内粉尘沉积的变化趋势进行了模拟分析.     

不同滤料固定颗粒床过滤性能对比

在固定床冷态实验装置上研究了平均粒径和稳态过滤压降相近、颗粒形状和表面状况不同的两种滤料(陶瓷球和石英砂)的过滤性能. 结果表明,两种滤料过滤性能变化规律基本一致. 粉尘沉积量(?m)增加,过滤效率先增大后减小,过滤压降偏离稳态过滤压降程度(G)增大. ?m相同时,过滤效率和G均随过滤气速增大而减小,但过滤后期高气速下G与低气速下接近. 增大入口粉尘浓度,总体过滤效率无明显改变,粒径大于0.7 ?m的粉尘过滤效率提高,G更显著. 两种滤料难过滤粉尘粒径均为0.35~0.6 μm. 因颗粒形状和表面状况不同,两种滤料过滤性能存在差异,其它条件相同时,石英砂总体和分级过滤效率均高于陶瓷球,G也较大;增大入口粉尘浓度,石英砂过滤效率随粉尘沉积量变化程度相对较小.     

袋除尘器阻力浅析

1 前言 众所周知,袋除尘器运行阻力的大小,是评价其性能优劣的重要参数之一.袋除尘器总的阻力为机械阻力和滤料过滤阻力(干净滤料和滤料上沉积粉尘层的阻力)之和.新滤袋阻力一般为100～130Pa;积灰滤料的阻力随运行时间的延长,滤袋的透气率逐渐降低,阻力相应升高,主要视清灰效果而定.在正常运行情况下,大致在800～1150Pa的范围内.     

进气位置对陶瓷过滤器影响的试验研究

对进气位置对陶瓷过滤器对气流分布和粉尘层结构的影响进行了试验研究。结果表明:中部进气时气流沿过滤元件轴向的分布比上部进气和下部进气要均匀。在相同的ΔPC/Δm下,中部进气时的粉尘层渗透率比上部进气和下部进气的大,且沿过滤元件轴向粉尘层渗透率相差较小。     

颗粒沉积量对细颗粒层清灰力和清灰效率的影响

采用中径3.31 mm的细颗粒在PPS普通滤料和涤纶覆膜滤料表面形成不同沉积量的颗粒层,用缓慢增加反吹气流和低压脉冲清灰的方法进行清灰测试. 随着颗粒层沉积量增加,颗粒层低压脉冲清灰的效率均提高,缓慢反吹的清灰力也呈减小趋势. 涤纶覆膜滤料表面颗粒层沉积量从200 g/m2增长到401 g/m2时,平均清灰应力从350 N/m2降到100 N/m2,比PPS滤料低90 N/m2以上. PPS滤料上低压脉冲清灰效率随颗粒层沉积量的增加线性增加,涤纶覆膜滤料上颗粒层沉积量超过200 g/m2时非线性快速增加,缓慢反吹产生的颗粒层碎片均随着颗粒层沉积量增加而增大.     

进气位置对陶瓷过滤器气流分布和粉尘层结构影响的试验研究

就进气位置对陶瓷过滤器气流分布和粉尘层结构的影响进行了试验研究。结果表明:中部进气时气流沿过滤元件轴向的分布比上部进气和下部进气要均匀。在相同的Δpc/Δm下,中部进气时的粉尘层渗透率比上部进气和下部进气的大,且沿过滤元件轴向粉尘层渗透率相差较小。     

人造粉尘初层在袋式除尘中的应用

阐述了袋式除尘器中滤料上堆积粉尘负荷与收尘效率的关系，介绍了一种滤料后处理技术──人造粉尘初层工艺，并对比了采用这种预容尘技术与自然荷尘形成粉尘初生层的滤料性能特点。测试结果表明，经预容生处理后的滤料性能大为改善，袋收尘器的收尘效率稳定。     

均匀设计法在滤料过滤性能研究中的应用

以滑石粉作为试验粉尘,以1#、3#中空纤维滤料作为过滤介质,对高效纤维过滤器的性能进行了研究。采用均匀设计法考察了气体含尘浓度、过滤风速、滤料压缩率和过滤时间四个因素对过滤器阻力降和过滤效率的影响。利用DPS数据回归处理方法建立数学模型,确定出试验范围内的优化工艺条件:对于1#滤料,在气体含尘浓度0.68 g/m3,过滤风速0.5 m/s,滤料压缩率16.7%,过滤时间10.3 min时,阻力降为172 Pa,过滤效率为99.993%;对于3#滤料,在气体含尘浓度0.5 g/m3,过滤风速0.5 m/s,滤料压缩率15.4%,过滤时间3 min时,阻力降为493 Pa,过滤效率为99.992%。     

利用原子力显微镜探究颗粒在CO2吸收膜表面的黏附力

利用搭建的原子力显微镜(AFM)黏附力测试平台,选取典型湿法脱硫净烟气中的细颗粒制备颗粒探针,研究分析了膜吸收CO_2过程中,飞灰颗粒和脱硫石膏颗粒对聚丙烯(PP)膜的污染机理;在相对湿度为0～85%的气氛下,测量了单个SiO_2颗粒和石膏颗粒与PP膜及颗粒间的黏附力,考察了表面粗糙度、相对湿度(RH)、颗粒物性等对黏附力的影响。结果表明:干燥条件下,膜表面粗糙度对颗粒在其上的黏附力影响不大;然而潮湿环境下黏附力受环境湿度影响较大,随着RH不断增加,SiO_2和石膏颗粒对膜的临界黏附力随RH的升高逐渐增加;潮湿条件下颗粒间的黏附力远大于颗粒与膜表面的黏附力,表明颗粒-颗粒的黏附作用可加速颗粒在膜表面的粘附沉积,导致严重的膜污染。