燃煤可吸入顆粒物遷移過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、大氣可吸入顆粒物已成為大氣環(huán)境污染的突出問(wèn)題，并日益引起世界各國(guó)的高度重視。了解可吸入顆粒物在燃燒過(guò)程中的生成和長(zhǎng)大過(guò)程的機(jī)理是在燃燒過(guò)程中控制顆粒物生成的前提，而其核心問(wèn)題之一就是可吸入顆粒物的遷徙過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析。其中，顆粒冷凝，顆粒之間的無(wú)規(guī)則的布朗碰撞凝并以及粗細(xì)顆粒之間的捕集作用過(guò)程對(duì)顆粒的粒徑分布變化起著極為重要的作用。對(duì)這些過(guò)程的模擬及預(yù)報(bào)目前是氣溶膠動(dòng)力學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。 本文在總結(jié)了有關(guān)顆粒冷凝，顆粒布朗凝并

2、碰撞以及粗細(xì)顆粒捕集作用的研究進(jìn)展和相關(guān)數(shù)學(xué)模型，算法的基礎(chǔ)上，對(duì)顆粒的初始分布作出一個(gè)合理的正態(tài)對(duì)數(shù)分布的假設(shè)，運(yùn)用矩方法（Moment Method）對(duì)多分散系統(tǒng)顆粒的單獨(dú)冷凝過(guò)程，布朗凝并過(guò)程，粗細(xì)顆粒的捕集作用的過(guò)程以及它們共同作用的過(guò)程在不同的初始條件下進(jìn)行了模擬。所得到的結(jié)果與文獻(xiàn)中的解析解相吻合。 在單分散系統(tǒng)中，布朗碰撞凝并與冷凝過(guò)程的模擬結(jié)果都顯現(xiàn)出了很明顯的自保持特性；而且初始的寬粒徑分布會(huì)顯著改變凝并初期

3、的凝并速率和生成粒子的平均直徑，最終生成的粒子尺寸仍是寬分布的，但達(dá)到自保持。因此建立煤燃燒顆粒排放的模型時(shí)，有必要考慮顆粒的寬分布及非自保持特性，但對(duì)于煙道中的顆粒物遷移，不妨假定達(dá)到自保持。 對(duì)于典型的雙峰分布的多分散系統(tǒng)，模擬結(jié)果表明：粗顆粒對(duì)細(xì)顆粒的捕集作用對(duì)細(xì)顆粒的數(shù)密度、平均粒徑、分散度等都有顯著影響；而且隨細(xì)顆粒比例的增大，顆粒數(shù)密度的衰減速率顯著增大，由此可以推斷初始礦物蒸發(fā)量/初始細(xì)顆粒濃度對(duì)最終排放的細(xì)顆粒

4、濃度的影響很??；初始的細(xì)顆粒初始分散性的增大會(huì)令捕集過(guò)程的的發(fā)生頻率大大降低。對(duì)不同粗顆粒的平均粒徑對(duì)捕集過(guò)程的影響的比較計(jì)算表明，粗顆粒粒徑是影響捕集作用效果的決定性參數(shù)：在相同的質(zhì)量負(fù)荷下，粗顆粒粒徑越大，對(duì)細(xì)粒的捕集作用越好。在單獨(dú)考慮了捕集過(guò)程在不同的細(xì)顆粒分散性下對(duì)顆粒最終分布的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)除了顆粒數(shù)的衰減外，其余參數(shù)并未表現(xiàn)出強(qiáng)烈的自保持特性，由此可見(jiàn)，如果要考慮顆粒生長(zhǎng)以及分散性的變化，布朗碰撞的自保持特性在假設(shè)系統(tǒng)有物質(zhì)