超细颗粒物涡聚并碰撞的机理研究动力工程与工程热物理热能工程专业论文.docxVIP

华北电力大学硕士学位论文摘 华北电力大学硕士学位论文 摘 要 燃煤电站中传统除尘器对烟尘颗粒物的捕集效率随着颗粒物粒径的减小而降 低。超细颗粒物涡聚并技术能够促进超细颗粒物问发生碰撞和团聚，“成长”为较 大颗粒物，是提高超细颗粒物捕集效率的有效方法。超细颗粒物的碰撞聚并过程以 及聚并机理是研究湍流聚并技术的关键。 本文基于CPFD理论的离散元分析EDEM耦合FLUENT，选取聚并器中某一 局部小区域作为模拟区域，对超细颗粒物在流场中的动态特性进行模拟。研究颗粒 物的运动轨迹、速度大小分布以及碰撞过程。结果表明，聚并叶片对颗粒轨迹有一 定影响，在经过聚并叶片后颗粒产生了一定富集效应；颗粒之间出现了相对速度； 模拟观察到超细颗粒物之间的碰撞全过程。颗粒碰撞后，由于颗粒问的摩擦力，将 产生一定旋转，在旋转过程中，由于颗粒自身动能与颗粒间粘弹性的相互作用，碰 撞后的颗粒不断发生挤压和拉伸，直到最终动能消耗殆尽实现聚并。 利用CPFD理论对王况条件下聚并装置内的气固流动进行数值模拟，得到了颗 粒的行为动态变化过程，以揭示超细颗粒物碰撞聚并机理。结果表明，聚并叶片装 置在流场中能够有效产生绕流和漩涡，促进颗粒间的接触和碰撞。分别从流场中颗 粒浓度的体积分数、不同尺度粒径分布情况以及流场速度矢量和颗粒速度分布几个 方面展开模拟分析。结果表明，聚并叶片装置有效提高了流场中局部区域颗粒浓度， 改变了不同尺度颗粒的运动轨迹，并扩大了颗粒间的相对速度。聚并叶片装置正是 通过提高流场中局部区域颗粒的浓度以增大颗粒间碰撞机率、改变颗粒间运动轨迹 以实现不同粒径颗粒间的轨迹交叉和扩大颗粒间的相对速度，为颗粒间的碰撞创造 条件，从而促进了超细颗粒物的碰撞聚并。通过与PIV实验结果对比，实验和模拟 的气相速度矢量流场基本一致，证实了数学模型以及模拟方法的可靠性。 关键词：超细颗粒物；数值模拟；离散元分析；聚并装置；聚并过程；聚并机理 万方数据 万方数据 万方数据 华北电力大学硕士学位论文Abstract 华北电力大学硕士学位论文 Abstract In coal—fired power plant，the dlISt c01lection emciency of conventional precipitators wm reduce谢th t11e decreasing of pa俺cuIate matter size．Panicle ag舒egation teclmology is a11 e虢ctive me也Dd to improVe the collection e街ciency by promoting ultr瓶ne particles collision and ag伊egation Which contributes u1缸afine panicles“grow，，to become 1a略er particles． The key of panicle aggregation technology are collision coalescence process and coalescence mecha薹1ism． The dynamic characteristics of ultr蚯ne p抓icles were siInulated in a loc甜tinv area now fieldby EDEM coupling FLUENT．obseⅣed panicle蛔ectories，speed，size distribution and collision process by siIllulation．The results show mat coalescence blades make a cen痂抽nuence on me panicle t啊ectories，there are relative speed锄ong p狐icles觚d obseⅣe me collision process of ultra点ne p耐icles by si咖lating for the first time．In collision process，、ve f．ound that aRer collision panicles、Ⅳill rotate because of 衔ction florce锄ong p耐icles，and during t11e rotating process p甜icles continue to occur squash a芏ld stretch u11til achieVing particles kinetic energy ruIlIling out to coalescence due to