折板型光催化氧化空气净化器降解性能分析

摘要

选用二氧化钛作为光催化剂涂覆在玻璃片表面,分别以平面布置(紫外线灯布置在同一侧)和V形布置(紫外线灯布置在两侧),形成平板型、折板型光催化氧化空气净化器(以下简称空气净化器).将甲醛与洁净空气的混合气作为处理对象,采用试验方法,对平板型、折板型空气净化器的反应动力学性能参数(光催化氧化反应速率)、数理模型参数(反应有效度、传质斯坦顿数、传质单元数、一次通过效率)进行实测计算.采用Fluent软件,对平板型、折板型空气净化器内流体速度场进行模拟.与平板型空气净化器相比,折板型空气净化器的光催化氧化反应速率更高,说明折板型空气净化器对甲醛的降解性能更优.折板型空气净化器的反应有效度大于平板型空气净化器,说明折板型空气净化器传质与氧化反应的匹配程度更高.折板型空气净化器的传质斯坦顿数比较小,说明实际传质并不理想,主要原因是平板型空气净化器配置3个进气口,折板型空气净化器仅配置1个进气口,在混合气流量相同的情况下,空气净化器内混合气的流速较大,混合气与玻璃片的接触并不充分.折板型空气净化器的传质单元数、一次通过效率均高于平板型空气净化器,得益于折板型空气净化器的结构增大了反应面积.由折板型空气净化器内流体速度场模拟结果可知,各流道的流体流速分布基本均匀,说明每块玻璃片表面都有近似的传质、氧化反应过程,每块玻璃片表面的光催化剂均得到了有效利用.三角形流道3条边附近的流体流速比较大,3个顶点附近的流体流速比较小,削弱了顶点位置光催化剂与甲醛的传质与氧化反应,优化流道截面形状也是提高空气净化器降解性能的途径之一.