柴油机排气微粒脉冲荷电特性的研究

对柴油机排气微粒脉冲放电的荷电特性进行了计算分析.结果表明,脉冲电晕放电可以显著地提高微粒的荷电量,荷电量增加最多的是粒径为0.5～1μm的微粒,这对柴油机排气微粒的凝并及静电收集是非常有利的.     

柴油机微粒捕捉器捕集效率模型的研究

在深床微粒捕集效率经典理论的基础上 ,结合柴油机排气的特点 ,从宏观的角度建立了一个计算捕捉器内气流中的微粒分布及微粒捕集效率的基本数学模型 ,这个模型可以更确切地描述捕捉器内微粒的捕集过程及影响微粒捕集效率的各种因素 ,为柴油机排气微粒捕捉器的优化设计及进一步建立定量的捕捉器微粒捕集数学模型提供了基础 .     

不同气氛下柴油机排气微粒的燃烧特性实验研究

柴油机排气微粒捕集器的关键技术之一就是捕集器的再生.应用热重/差热同步分析仪,在空气、氧气两种气氛下对柴油机排气微粒进行燃烧特性实验,并就微粒的失重曲线和燃烧特性曲线、燃烧特征参数以及燃烧反应动力学等方面进行了分析.结果可以为柴油机排气微粒捕集器再生技术的实施提供指导和依据.     

针阵列对板电晕放电捕集微细颗粒物研究

研究了采用针阵列对板电晕放电对粒径在0.3～10.0μm之间的微粒进行捕集的捕集效率.研究中利用洁净空气量分析其捕集效果,利用Deutsch公式计算微粒的有效驱进速度,根据实验结果和静电除尘理论,分析得到引起捕集效率高的原因是放电区电场强度高,则快速电子密度高,使微粒有效荷电,同时荷电微粒的驱进速度高;针到板之间的间距窄,则荷电微粒的定向运动距离短、电场对其的捕集时间短;直流供电提供稳定的电场,相对于变化的电场来说放电区气流相对稳定,利于荷电微粒定向运动.     

柴油机排气微粒壁流式陶瓷过滤体过滤机理及影响因素

在建立壁流式陶瓷过滤体微粒过滤捕集模型的基础上,详细计算分析了壁流式陶瓷过滤体的3种过滤机理:惯性碰撞机理、拦截机理和扩散机理,以及微粒粒径、过滤体微孔孔径、排气流速、气流温度等因素对3种微粒过滤捕集机理下的壁流式过滤体的微粒捕集系数及综合微粒捕集系数的影响及规律,在此基础上分析了提高壁流式过滤体微粒捕集系数的技术途径.研究结果可以为柴油机排气微粒壁流式陶瓷过滤体微粒捕集效率的定性与定量研究以及过滤体的结构优化设计提供依据.     

基于添加剂和喷油助燃的柴油机DPF再生技术研究

本文提出了基于喷油助燃的柴油机微粒捕集器再生技术,在柴油中加入一定的添加剂,降低了柴油机颗粒的起燃温度,在微粒捕集器前端进口布置喷油器喷油,提高废气的排气温度,从而使捕集器的微粒达到起燃温度燃烧以完成再生。以YN4100QB-1A柴油机为研究对象,对不同的柴油进行了相关的试验研究,证实了喷油助燃再生系统的可靠性,适合我国高S柴油的国情;添加剂对加快再生过程的颗粒燃烧速度,缩短再生过程所用时间有一定的作用。     

脉冲电晕技术降低柴油机微粒排放的实验研究

利用线－筒式荷电装置和高压窄脉冲电源来降低柴油机的微粒排放，分析了不同电源电压和脉冲频率下排气微粒的脱除效率，并在不同转速和负荷下进行了实验研究。研究结果表明，电源电压和脉冲频率是影响微粒脱除效率的两个主要因素，其中电源电压是最主要的影响因素，利用脉冲电晕放电降低柴油机的微粒排放效率明显的，是一种很有发展前途的控制尾气排放的新技术。     

柴油机微粒捕集器微波再生模糊综合评价

为深入研究柴油机微粒捕集器的微波再生机理,基于模糊综合评价法,结合层次分析主观赋权法与熵值赋权法,建立了柴油机微粒捕集器微波再生系统的两级模糊综合评价模型,完成了微波功率、微粒沉积量、排气温度、排气氧含量、排气质量流量对再生效率、再生时间、再生峰值温度及再生性能权重的定量分析,并得到了各因素取不同值时的再生性能评价结果.研究表明:排气温度对再生效率与再生时间的影响最大,权重分别为0.470 1与0.536 1;微粒沉积量对再生峰值温度的影响最大,权重为0.424 4;再生效率在再生性能中所占权重最大,为0.6162.     

柴油机微粒捕集器劣化性能参数灰色关联分析

为有效地对柴油机微粒捕集器劣化性能影响因素进行分析,并得到各因素的影响程度,建立了微粒捕集器再生仿真模型,以无量纲再生效率作为微粒捕集器劣化性能评判参数,通过不同参数的组合进行仿真计算,基于灰色关联理论将仿真结果进行了灰色关联分析.研究结果表明:微波功率、排气温度、排气氧含量、微粒沉积量和灰烬沉积量的关联度均大于0.5,均为影响微粒捕集器劣化性能的主要参数,其中灰烬沉积量的关联度最大,是最主要的影响因素,说明用灰色关联分析方法分析微粒捕集器的劣化影响因素是有效的.     

柴油机颗粒捕集器捕集效率的数值模拟及试验验证

为研发高过滤效率的颗粒捕集器,通过填充床捕集理论建立其综合捕集效率的数学模型,并利用Matlab和试验对所建立的数学模型进行验证.结果表明:在整个微粒捕集过程中,布朗扩散起主导作用,减小排气流量和提高排气温度均能提高布朗扩散捕集系数和综合捕集系数,而排气流量和排气温度对直接拦截捕集机理的影响不大;当微粒粒径小于100 nm时,布朗扩散捕集机理起主导作用,综合捕集系数随微粒粒径的减小而迅速增加,数值与布朗扩散捕集系数相差不大;当微粒粒径大于100 nm时,直接拦截捕集机理作用增强,综合捕集系数随微粒粒径的增大而减小缓慢,数值大于布朗扩散捕集系数,但仍较小;当微粒粒径为100~500 nm时,由于各种捕集机理相互竞争,综合捕集系数出现最小值.     

大气压下针状电极电晕放电静电消除效果实测与特性研究

为了研究高压静电消电效果和静电防护有效性,采用离子化测试方法,对影响大气压下针状电极电晕放电的电压、频率、消电距离、电极间隙、平衡电压等因素进行了系统测试与分析.结果表明,交流高压电晕放电在频率[1.8 kHz,2.0 kHz]区间内具有最佳消电效果;直流和脉冲高压电晕消电具有明显逆带电现象,且消电效果随电压升高、消电距离减小而提高.      

磁增强雾化电晕放电烟气净化器研究

分别进行了雾化电晕放电和磁增强电晕放电的实验研究。采用接地极雾化,通过雾化电晕放电和水的循环利用,实现长期、高效并且无污水排放的静电除尘,对雾化电晕放电静电除尘器的构造、放电特点、雾化电晕放电伏-安特性、雾化状态和电极清洗效果均进行了实验研究;通过在电晕区附近加一个局部磁场,使电晕区内的自由电子形成拉莫运动,从而提高放电电流,提高荷电区内自由电子和负离子浓度。比较了磁增强预荷电器和传统预荷电器的荷电效率,初步探究了磁增强电晕放电的放电机理。为磁增强雾化电晕放电烟气净化器的研究提供了理论基础。     

静电除尘器离子风研究

在静电除尘器中,电晕线产生的离子风增加了除尘器驱进速度,对提高除尘器的除尘效率有重要作用.本实验对实验条件进行简化,在除尘器空载情况下,采用在收尘极分区布点的方法,改变设计参数,测量收尘极板上的速度分布,并对实验结果进行分析.     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制IV:采用二维PIV 除尘

 利用粒子成像测速法(PIV)和电子低压冲击仪(ELPI),研究实验室规模的电除尘器(ESP)内电场强度、电晕放电功率和气流场等因素对PM₁₀(粒径小于10 μm 的颗粒物)分级收尘效率.电除尘器为线-板式电极结构,其中板-板间距为200 mm,高电压电极为单根或双根.实验颗粒物采用艾灸烟作为示踪粒子,气体流量85 m³/h,颗粒物初始质量浓度33 mg/m³左右.实验结果表明,随着电场强度或电晕放电功率的增加,在高压电晕极线周围气流场从有规律的单个涡旋发展为相互作用的多个涡旋,优化电晕放电离子风分布是提高PM₁₀收集效率和降低电耗的关键.从颗粒物个数浓度、外加电场或电晕放电功率看,可将电除尘器性能以电场强度为3 kV/cm 为界分为2 个区域.当电场强度低于3 kV/cm 时,分级除尘效率随着电场强度或电除尘指数的增加而增加.然而,当电场强度远大于3 kV/cm 时,收尘效率基本不变或降低.     

针辊式高压静电分选机电晕极结构优化

为提高针辊式高压静电分选机的分选效率,须寻求最佳的电晕极结构. 利用自制针辊式高压静电分选机,固定针辊距离为d=50 mm,进行针辊放电实验. 通过调整电晕电压、放电针间距及长短针排列方式,探讨分选电场分布规律,对针结构进行优化. 结果表明,放电效果随针间距减小会出现先增强后减弱的过程,当针间距为12 mm时达到最大值;在最佳针间距下,将针的长度按30 mm-15 mm-30 mm的方式排列,得到了更好的放电效果,转辊表面电荷量在15 kV时可提高33%;应用Matlab软件,模拟了不同针间距对放电的影响,为静电分选机的优化设计提供了依据.      

线-辊式高压静电分选装置放电电流特性分析

为了提高高压静电分选效率,探究转辊表面电流分布规律.采用自制的线-辊式高压放电装置,改变电极排布,测量转辊表面电流分布.结果表明:在同等条件下,单根电晕线直径越小放电电流越大,转辊表面电流整体呈正态分布;2根电晕线放电时,电流分布范围扩大,整体电流增强;3根电晕线放电,在两外侧电晕线夹角为60°,3根电晕线与转辊表面间距均为45 mm的位置时,两外侧峰值电流在转辊表面上的夹角约为72°,总体电流较大且分布均匀,有利于待分选物料荷电,提高分选效率.本研究为优化静电分选装置电极设计提供依据.     

非稳态静电收集理论

根据紊流传质原理建立了粉尘粒子传输方程,抛弃了 Cooperman和Leonard 理论的不合理边界条件的假设,确定新的粒子收集效率公式。同时对影响粒子沉降的紊流扩散系数做了精确分析,成功地解析了非 Deutsch 现象;并把粉尘比电阻与粒子收集效率有效地结合起来,克服了在静电收集理论中长期悬而未决的问题,建立了非稳态静电收集理论。     

Evaluation of energy transfer and utilization efficiency of azo dye removal by different pulsed electrical discharge modes

The degradation of an azo dye, acid orange 7 （AO7）, caused by different high voltage pulsed electrical discharge modes （spark, streamer and corona discharge） induced by the various initial conductivities was investigated. A new type of pulsed high voltage source with thyratron switch and Blumlein pulse forming net （BPFN） was used. The typical discharge waveforms of voltage, current, power, pulse energy and the pictures of spark, streamer and corona discharge modes were presented. The results indicated that pulsed electrical discharges led to complete decolorization and substantial decrease of the chemical oxygen demand （COD） of the dye solution. The main intermediate products were monitored by GC-MS. The discharge modes changed from spark to streamer and to corona discharge, and the streamer length decreased with the liquid conductivity increasing. At a constant input power, the peak voltage, peak current, peak power and energy per pulse of the three discharge modes ranked in the following order： spark 〉 streamer 〉 corona. The effective energy transfer efficiency of AO7 removal was higher for spark discharge （57.2%） than for streamer discharge （40.4%） and corona discharge （27.6%）. Moreover, the energy utilization efficiency of AO7 removal for spark discharge was 1.035×10^9 mol/J, and for streamer and corona discharge they were 0.646×10^-8 and 0.589×10^-8 mol/J. Both the energy transfer efficiency and the energy utilization efficiency of spark discharge were the highest.     

ESP电场粉尘非稳态收集过程数值仿真

基于ESP电场荷电粒子非稳态收集理论,得出非稳态收集过程中驱进速度的计算方法.根据紊流传质原理,推导出紊流掺混系数的表达式,并且针对收尘极板表面存在层流边层的事实提出新的极板处边界条件.对于粉尘非稳态收集过程的二维粒子输运方程,采用有限差分方法,运用逐次超松弛迭代法构造静电除尘输运方程的差分格式,利用Matlab仿真语言进行数值仿真,得到静电除尘器电场非稳态粉尘收集过程中不同时刻粉尘粒子的质量浓度分布规律,并根据断面质量浓度分布得出分级效率.对模型不同断面的粉尘质量浓度的实测结果与模拟结果进行比较,二者吻合较好.基于非稳态收集过程的数值模拟得到的收集效率比传统理论计算结果更加准确.