高级搜索

蒸汽相变作用下不可溶PM10增长性能的数值模拟

,  ,  , 

downloadPDF

上一篇

下一篇

刘定平, 秦方博, 黄俊钦, 罗伟乐. 蒸汽相变作用下不可溶PM10增长性能的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
引用本文: 刘定平, 秦方博, 黄俊钦, 罗伟乐. 蒸汽相变作用下不可溶PM10增长性能的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
shu
LIU Dingping, QIN Fangbo, HUANG Junqin, LUO Weile. Numerical simulation of growth performance of insoluble PM10 by vapor heterogeneous condensation[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
Citation: LIU Dingping, QIN Fangbo, HUANG Junqin, LUO Weile. Numerical simulation of growth performance of insoluble PM10 by vapor heterogeneous condensation[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
shu

蒸汽相变作用下不可溶PM10增长性能的数值模拟

  • 1.

    华南理工大学电力学院，广州 510640

  • 基金项目:

    国家自然科学基金资助项目（51676072）

    广州市科技计划项目（201604020130）

Numerical simulation of growth performance of insoluble PM10 by vapor heterogeneous condensation

  • 1.

    School of Electric Power，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China

  • Fund Project:

摘要

  • 摘要: 目前，对颗粒凝结增长性能的数值模拟均忽略了其碰撞效应。为了对其进行补充，在相关研究的基础上，将颗粒群平衡模型（population balance module,PBM）与欧拉多相流模型进行耦合，通过用户自定义函数（user-defined function,UDF）同时引入碰撞团聚核函数和凝结增长速率函数，采用数值模拟，分析了初始蒸汽饱和度、停留时间、初始颗粒数浓度和初始粒径对不可溶PM10凝结增长性能的影响。模拟结果表明，初始蒸汽饱和度越大，颗粒凝结增长后的最终粒径越大；在一定范围内，延长停留时间，能够促进颗粒的凝结增长；初始颗粒数浓度的增大不利于颗粒的凝结增长；初始粒径越小，颗粒凝结增长性能越好，相变凝结的效果越明显。上述模拟结果与实验结果一致。
    Abstract: Current numerical simulation of the condensation growth of particles ignores the effects of collision. In order to supplement it，using numerical simulation，analyze the influences of initial vapor saturation，residence time，initial particle number concentration and initial particle size on the condensation growth by coupling population balance model (PBM) and Eulerian multiphase model，via introduction of the aggregation kernel function and the condensation growth rate function by the user-defined functions (UDF) on the basis of relevant research. Results show that the greater the initial vapor saturation is，the greater the final particle size is after the condensation growth.The residence time extension can promote the condensation growth of the particles in a certain range.The increase of the initial particle number concentration is adverse to the condensation growth of the particles.The smaller the initial particle size is，the better the particle condensation growth performance is and the more obvious the effect of heterogeneous condensation is. The simulated results are consistent with the experimental results.
  • 加载中
  • [1] 王洁, 张光学, 刘建忠, 等. 种子颗粒对声波团聚效率的影响 [J]. 化工学报,2011,62(2):355-361
    [2] TAMMARO M, DI N F, SALLUZZO A, et al.Heterogeneous condensation of submicron particles in a growth tube[J].Chemical Engineering Science,2012,74:124-134 10.1016/j.ces.2012.02.023
    [3] 辛成运, 杨林军, 王海芳. 蒸汽相变促进 WFGD 系统脱除 PM2.5 的协同作用分析 [J]. 环境科学与技术,2010,33(4):97-99
    [4] 徐俊波, 张丽, 岳仁亮, 等.PM2.5 细颗粒物凝并的计算流体力学模拟 [J]. 计算机与应用化学,2013,30(8):831-834
    [5] 杨林军, 颜金培, 沈湘林. 蒸汽相变促进燃烧源 PM2.5 凝并长大的研究现状及展望 [J]. 现代化工,2005, 25(11):22-26
    [6] XU J, YU Y, ZHANG J, et al.Heterogeneous condensation of water vapor on particles at high concentration[J].Powder Technology, 2017,305:71-77 10.1016/j.powtec.2016.09.078
    [7] 凡凤仙, 杨林军, 袁竹林, 等. 喷淋塔内可吸入颗粒物的脱除与凝结增长特性 [J]. 化工学报,2010,61(10):2708-2713
    [8] 鲍静静, 杨林军, 颜金培, 等. 湿法脱硫系统中应用蒸汽相变技术脱除细颗粒 [J]. 东南大学学报,2009,39(5):1002-1007
    [9] 颜金培, 陈立奇, 杨林军, 等. 声波与相变耦合协同湿法烟气脱硫细颗粒脱除 [C]//中国环境科学学会.2016 年中囯环境科学学会学术年会论文集. 海口,2016:3240-3249
    [10] 熊桂龙, 杨林军, 颜金培, 等. 应用蒸汽相变脱除燃煤湿法脱硫净烟气中细颗粒物 [J]. 化工学报,2011,62(10):2932-2938
    [11] 温高森, 凡凤仙. 蒸汽凝结促进多分散不可溶 PM2.5 增长的数值模拟 [J]. 高校化学工程学报,2015,29(3):736-742
    [12] 李林, 凡凤仙. 可溶与不可溶混合 PM2.5 的蒸汽相变凝结增长 [J]. 动力工程学报,2015,35(7):581-587
    [13] 刘含笑, 姚宇平, 郦建国. 凝聚器二维单扰流柱流场中颗粒凝并模拟 [J]. 动力工程学报,2015,35(4):292-297
    [14] 刘忠, 刘含笑, 冯新新, 等. 超细颗粒物聚并模型的比较研究 [J]. 燃烧科学与技术,2012,18(3):212-216
    [15] 刘定平, 罗伟乐. 基于旋流与声波的颗粒复合凝并建模与运动轨迹仿真 [J]. 动力工程学报,2017,37(5):413-417
    [16] FLUENT A.Population Balance Module Manual[M].Southpointe: ANSYS Inc., 2011:317-319
    [17] 凡凤仙, 张明俊. 蒸汽相变凝结对 PM2.5 粒径分布的影响 [J]. 煤炭学报,2013,38(4):694-699
    [18] HUGHMARK G A.Mass and heat transfer from rigid spheres[J].AIChE Journal,1967,13(6):1219-1221 10.1002/aic.690130638
    [19] SOOS M, MOUSSA A S, EHRL L, et al.Effect of shear rate on aggregate size and morphology investigated under turbulent conditions in stirred tank[J].Journal of Colloid and Interface Science,2008,319(2):577-589 10.1016/j.jcis.2007.12.005
    [20] SAFFMAN P G, TURNER J S.On the collision of drops in turbulent clouds[J].Journal of Fluid Mechanics,1956,1(1):16-30 10.1017/S0022112056000020
    [21] ABRAHAMSON J.Collision rates of small particles in a vigorously turbulent fluid[J].Chemical Engineering Science, 1975,30(11):1371-1379 10.1016/0009-2509(75)85067-6
    [22] 李云飞. 燃煤烟气细颗粒物湍流团聚的研究 [D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学,2014
    [23] HIGASHITANI K, YAMAUCHI K, MATSUNO Y, et al.Turbulent coagulation of particles dispersed in a viscous fluid[J].Journal of Chemical Engineering of Japan,1983,16(4):299-304 10.1252/jcej.16.299
    [24] TAMMARO M.Heterogeneous condensation for submicronic particles abatement[D].Italy: University of Naples Studies Federico II,2010
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  3282
  • HTML全文浏览数:  2944
  • PDF下载数:  421
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 刊出日期:  2018-04-22
刘定平, 秦方博, 黄俊钦, 罗伟乐. 蒸汽相变作用下不可溶PM10增长性能的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
引用本文: 刘定平, 秦方博, 黄俊钦, 罗伟乐. 蒸汽相变作用下不可溶PM10增长性能的数值模拟[J]. 环境工程学报, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
shu
LIU Dingping, QIN Fangbo, HUANG Junqin, LUO Weile. Numerical simulation of growth performance of insoluble PM10 by vapor heterogeneous condensation[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
Citation: LIU Dingping, QIN Fangbo, HUANG Junqin, LUO Weile. Numerical simulation of growth performance of insoluble PM10 by vapor heterogeneous condensation[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(4): 1156-1163. doi: 10.12030/j.cjee.201709220
shu

蒸汽相变作用下不可溶PM10增长性能的数值模拟

  • 1. 华南理工大学电力学院，广州 510640
基金项目:

国家自然科学基金资助项目（51676072）

广州市科技计划项目（201604020130）

摘要: 目前，对颗粒凝结增长性能的数值模拟均忽略了其碰撞效应。为了对其进行补充，在相关研究的基础上，将颗粒群平衡模型（population balance module,PBM）与欧拉多相流模型进行耦合，通过用户自定义函数（user-defined function,UDF）同时引入碰撞团聚核函数和凝结增长速率函数，采用数值模拟，分析了初始蒸汽饱和度、停留时间、初始颗粒数浓度和初始粒径对不可溶PM10凝结增长性能的影响。模拟结果表明，初始蒸汽饱和度越大，颗粒凝结增长后的最终粒径越大；在一定范围内，延长停留时间，能够促进颗粒的凝结增长；初始颗粒数浓度的增大不利于颗粒的凝结增长；初始粒径越小，颗粒凝结增长性能越好，相变凝结的效果越明显。上述模拟结果与实验结果一致。

English Abstract

参考文献 (24)

返回顶部

目录

/

返回文章
返回

Copyright © 2019 中国科学院生态环境研究中心