微流体惯性冲击器过滤性能模拟计算

用微流体惯性冲击器收集μm尺寸气溶胶颗粒是一种新型的过滤方式,弥补了现有过滤收集方式的不足,已有学者进行了可行性论证,但气流在现有的T型惯性冲击器内压力损失较大且冲击器的加工工艺较为繁琐。本文设计并研究了一种新型微流体惯性冲击器,采用CFD软件对微流体惯性冲击器的过滤性能进行了数值模拟。建立了数学模型,对气相采用层流模型,对颗粒相采用离散相模型(DPM)。通过模拟计算,分析了不同尺寸的微流体惯性冲击器对粒子收集效率的影响。结果表明,冲击器转折角和尺寸D对收集效率均有较大影响:转折角越小,收集效率越高;当D≤1/2时,效率曲线基本不变。     

多流道微流体惯性冲击器过滤性能的模拟计算

核电厂安全壳内放射性气溶胶的过滤效率是影响其周围环境放射性水平的重要指标。目前仅有关于单流道微流体惯性冲击器过滤效率的研究。多流道微流体惯性冲击器的主要过滤部件为中部有110°转折角的126个流道,通过FLUENT软件模拟计算1～5 m/s空气流速下多流道微流体惯性冲击器内部空气流场,并利用DPM (Discrete Phase Model)模拟0. 5～7. 0μm粒径的气溶胶粒子轨迹,对冲击器中部过滤效率与整体过滤效率进行比较分析。结果表明粒子过滤效率随粒径和入口流速的增大而增大。入口流速大于2 m/s时对安全壳内气溶胶粒子过滤效率超过90%。当气溶胶粒子粒径小于4μm时,多流道微流体惯性冲击器上方入口圆筒底面与下方出口圆筒内壁面可促进过滤效率的提高。出口圆筒的长度可以缩短至现有长度的1/2,从而减小冲击器的整体尺寸。