《聲波－相變耦合強化細顆粒長大行為的研究》是依託東南大學，由顏金培擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：聲波－相變耦合強化細顆粒長大行為的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：顏金培
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
細顆粒物是大氣環境的首要污染物，由於其特殊的空氣動力學特性，細顆粒物難以通過常規除塵技術有效脫除。本項目提出採用聲波與蒸汽相變耦合強化細顆粒長大，以提高細顆粒物的脫除效果。通過分析細顆粒物在聲場與過飽和水汽場中的分布規律，探明聲波場中，過飽和蒸汽與細顆粒，顆粒與顆粒相間的傳質、傳熱機理；藉助高速顯微攝像、光散射技術等手段研究細顆粒物在聲波和過飽和水汽場中的運動和微觀凝結長大特性；採用電稱低壓衝擊器(ELPI)測量細顆粒物的粒徑分布及濃度變化，探明細顆粒物在聲波與相變耦合作用下的巨觀長大效果；充分利用煙氣中的低飽和水汽，強化細顆粒物凝結長，揭示聲波和相變耦合強化細顆粒物長大的規律；為細顆粒物控制方法開拓新思路，最終為細顆粒物的高效控制提供技術和理論基礎。
結題摘要
基於聲波和相變耦合強化細顆粒長大機制，建立了聲波與蒸汽相變聯合作用下細顆粒物長大脫除的實驗裝置，並對細顆粒在不同外加條件下的脫除特性進行實驗研究，探討不同操作條件對細顆粒脫除效率的影響。結果表明：在聲波單獨作用下，細顆粒的分級脫除效率較低在10%~23%左右；在聲波和蒸汽相變聯合作用下，細顆粒的分級脫除效率均得到大幅提高，分級脫除效率達到了53%~80%。相變單獨作用時，在過飽和度較低時，細顆粒無凝結長大，因此脫除效率很低，脫除效率幾乎不隨過飽和度的增大而改變，但當過飽和度增到1.0後，細顆粒的脫除效率則隨過飽和度的提高而迅速增大。細顆粒的脫除效率隨過飽和度的增大而增加，當過飽和度增大到一定程度時，脫除效率出現大幅的提高，過飽和度從1.0增大到1.2，脫除效率從40%左右提高到80%。細顆粒在聲波場中的夾帶係數隨過飽和度的增大而增加，相應的脫除效率也有所提高；在過飽和度低於1.0時，細顆粒的總脫除效率很低約為10%，且幾乎不隨過飽和度的增大而增加，而當過飽和度大於1.0後，細顆粒的脫除效率隨過飽和度的增大而迅速提高，過飽和度從1.0增大到1.5，相應的脫除效率提高了近50%。細顆粒的脫除效率隨聲壓級的增大而提高，過飽和度達到1.2，聲壓級在130dB時，細顆粒的脫除效率達到70％左右，表明在低聲壓級的情況下，利用蒸汽相變可有效提高細顆粒在聲波場中的團聚脫除效率。基於氣溶膠通用動力學方程，建立了細顆粒在聲波與相變耦合作用下凝結長大模型，並利用多重Monte Carlo算法求解細顆粒通用GDE方程，同時考慮細顆粒的聲波團聚和凝結長大過程。數值模擬結果表明聲波場單獨作用時，模擬結果與實驗結果吻合較好。在聲波和相變耦合作用下，模擬的結果低於實驗值。細顆粒的脫除效率隨停留時間的延長而提高。在停留時間較短的時候，細顆粒的脫除效率隨時間的增加而迅速提高，但當停留時間超過3s後，隨著時間的進一步延長，增加速率逐漸變緩並趨於穩定。開展了聲波與相變耦合作用控制濕法煙氣脫硫細顆粒的排放特性研究。研究結果表明在聲波與相變聯合作用下，細顆粒的脫除效率與濕法煙氣脫硫後細顆粒特性發生變化有關。細顆粒的脫除效率隨聲壓級的增大而提高，在低聲壓級條件下，氨法脫硫細顆粒的脫除效率明顯低於石灰石脫硫細顆粒的脫除效率，在聲波與相變耦合作用下，細顆粒的脫除效率均得到了大幅提高。
