气固两相流中粒子双极荷电凝并研究

摘要

荷电凝并是一种适合收集亚微米粒子的有效方法，这种方法收集效果好，方式简单，经济实用，适用于去除炼钢、焊接、煤炭燃烧后产生的悬浮性粉尘粒子等方面。研究粒子的荷电、凝并对继续完善荷电凝并理论，提高亚微米粒子的收集效果是十分必要的。 本文在国内外各研究机构对荷电凝并的研究基础上，采用理论和实验的方式对双极不对称荷电凝并方法进行了深入的研究。本文的研究工作及研究成果主要包括： 首先，本文对荷电凝并的起源、荷电凝并原理与应用情况做了简单介绍，并系统阐述了国内外各研究机构的学者对提高荷电凝并效果所做研究。 其次，本文基于气溶胶力学，对粒子的物理性质，粒径分布，几何性质，输运性质，粒子荷电，粒子凝并进行了分析。 第三，本文使用网状电极对粒子荷电，通过实验方式计算了粒子荷正电及荷负电时的荷质比。实验结果表明，采用负极荷电时的荷电效果优于正极荷电时的荷电效果。 第四，对粒子荷负电和荷正电时的凝并效果进行了详细的测定，考察粒子粒径，风速、荷电电压对粒子凝并的影响。实验发现，实验材料中粒径较小的凝并效果更好；提高风速使沉降收集效率减小；荷电电压的增加提高了凝并效果，但由于粒子存在荷电量的极限值，沉降收集效率并不随荷电电压线性增加。 最后，设计了双极荷电段，用双极不对称荷电方式对粒子荷电。分别对两个荷电段内的粒子荷正、负电荷，带正、负电荷的粒子在输运段、凝并段混合凝并，沉降下来。通过实验对粒子所加不同正、负电压配合，得出双极不对称荷电时最佳正负电压配合为正电压22kv，负电压一28kv。此时的沉降收集效率增长百分比为8．7％。对比单极荷负电时获得的最高沉降收集效率增长百分比4.1％，双极不对称荷电凝并方式极大提高了粒子的收集率。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1本文研究的目的和意义

1.2荷电粒子凝并概述

1.3荷电凝并国内外研究现状

1.3.1传统粒子荷电方式的改进

1.3.2引入磁场的荷电凝并技术

1.3.3多机理荷电凝并除尘方式

1.3.4目前存在的问题

1.4本课题研究的主要内容和研究方法

1.4.1本课题研究的目的

1.4.2本课题研究的主要内容

1.4.3本课题研究的技术路线

第二章气溶胶力学基础

2.1气溶胶的特征

2.1.1粒子尺度

2.1.2粒子浓度

2.1.3粒子的密度

2.1.4安息角与滑动角

2.1.5粒子的润湿性

2.1.6粒子的磨损性

2.1.7粒子的电性

2.2气溶胶的粒径分布

2.2.1粒径的表示方法

2.2.2粒径分布

2.3气溶胶粒子的运动

2.3.1气体对球形粒子的阻力

2.3.2滑移修正与球形粒子的阻力特征

2.3.3重力作用下粒子的运动

2.3.4离心力作用下粒子的运动

2.3.5电场力作用下带电粒子的运动

2.4气溶胶粒子的扩散

2.4.1扩散的基本规律

2.4.2在外力作用下气溶胶粒子的扩散

2.5粒子荷电

2.5.1电迁移：场致充电

2.5.2电迁移：扩散充电

2.6碰撞和凝并

2.6.1碰撞频率函数

2.6.2布朗凝并

2.6.3布朗凝并：不连续分布动力学

2.7电凝并

2.7.1粒子力场的影响

2.7.2范德华力的影响

2.7.3库仑力的影响

2.8凝并方程

2.9连续分布函数的相似解

2.10布朗凝并的相似解

第三章粒子荷电凝并实验研究

3.1荷质比测量

3.1.1荷质比的测量装置

3.1.2荷质比测量结果

3.1.3荷质比测量结果分析：

3.2单极荷电凝并效果测量

3.2.1粒子单极荷电时实验装置

3.2.2粒子单极荷电时凝并效果

3.2.3单极荷电时凝并效果测量结果分析

3.3粒子双极荷电凝并效果测量

3.3.1双极荷电时实验装置

3.3.2双极不对称荷电条件下粒子凝并效果

3.3.3双极不对称荷电条件下粒子凝并效果分析

第四章总结与展望

4.1总结

4.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文