某型虚拟冲击器的设计及数值模拟

虚拟冲击器能够吸入空气中的气溶胶并收集特定粒径的颗粒。一般来说,常用的虚拟冲击器的切割粒径较大,工作流量也较大,对于某些限制流量的工况可能不适用。在本研究中,开发了一种新型多缝虚拟冲击器,且喷嘴附近注入清洁空气,能够减小气溶胶在冲击器内的损失。通过数值模拟的方法分析该虚拟冲击器的性能,结果表明,即使总流量为36 L/min,也能获得0.08 atm的低压降,利用具有清洁空气的狭缝喷嘴虚拟冲击器,可将切割粒径降到0.2~0.4μm,并以1.8 L/min的流量收集起来。

亚微米粒子虚拟冲击器的研制

亚微米虚拟冲击器是实现高灵敏度生物气溶胶光学在线监测的前提,是当前的研究热点之一。基于空气动力学理论与相关研究基础,设计了一种切割粒径为0.4μm的亚微米级粒子虚拟冲击器,利用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent以及离散相模型对虚拟冲击器结构的入口喷嘴与收集孔间距、收集孔径和流量比等各种设计参数进行模拟与分析,得到了一组优化设计参数并制作了虚拟冲击器实物。测试结果表明,该虚拟冲击器具有良好的浓缩效果,对0.37、0.5、0.7μm聚苯乙烯乳胶球(PSL)粒子的收集效率等参数与仿真结果基本吻合,验证了流体动力学分析方法的可行性。该虚拟冲击器切割粒径的实验测试结果达到0.4μm,满足实际应用需求。

呼吸性粉尘虚拟冲击分离器数值模拟及实验验证

针对呼吸性粉尘连续分离问题,对陶析式、惯性冲击式、旋风式分离方法进行了分析,利用流体力学软件Fluent对虚拟冲击器内部流场进行数值模拟,建立了满足BMRC曲线分离标准的虚拟冲击器模型,并结合数值模拟结果对分离器结构尺寸进行修正优化。按照模型加工了分离器样件并进行了气溶胶实验验证,结果表明样件的分离效能与BMRC曲线标准差均小于5%,满足行业标准要求。

放射性气溶胶自适应分离设计与特性研究

研究针对不同颗粒物密度环境下人工放射性气溶胶氡的分离与监测,提出了一种基于虚拟冲击原理的环境自适应分离技术。基于虚拟冲击原理,建立亚微米虚拟冲击器二维模型。结合流体动力学,数值计算虚拟冲击器在不同颗粒物密度、结构和流量条件下内流道分离效率与壁面损失,阐明多因素对分离效率的影响规律,揭示亚微米虚拟冲击器在不同颗粒物密度下对氡气溶胶的自适应分离规律。结果表明,亚微米虚拟冲击器对氡气溶胶的分离曲线陡度较好,具有良好的分离性能与较低的壁面损失;颗粒物密度与流量因素对分离效率的影响大于结构因素;亚微米虚拟冲击器自适应流量调节可实现不同颗粒物密度下氡气溶胶的高效分离,颗粒物密度为2200 kg/m 3时亚微米虚拟冲击器较自适应前分离效率提升18.35%且具有较低的壁面损失。

大流量亚微米颗粒物气溶胶精准分离器设计

亚微米颗粒物气溶胶分离器作为目前研究的热点之一,是实现颗粒物浓度高精度检测的先决条件。但当前的颗粒物气溶胶分离器仍存在较多问题,例如小流量时测量距离近,大流量时分离不精准等。该文设计出一种新型大流量亚微米颗粒物气溶胶精准分离器,该分离器可实现远监测点的亚微米颗粒物的大流量富集以及精准分离。依据人造龙卷风抽吸原理以及Marple理论进行模型的初步设计并对其进行数值分析、数值模拟,采用SIMPLE算法对压强-速度耦合求解。文章所述的颗粒物气溶胶分离器平衡了工作流量和切割粒径两者间的矛盾,并对结构进行了分析优化,最终该新型分离器在700 L/min及以上的大流量工况下,实现了对粒径为0.1μm的颗粒物精准分离,极大地提高了分离器的性能。

燃煤电厂超低排放PM10/PM2.5实验室采样对比分析

为探究采用不同原理的颗粒物采样器在燃煤电厂超低排放设施PM10及PM2.5检测中的结果差异,基于颗粒物采样实验验证模拟系统及全自动滤膜批量称重系统,在0~6 mg/m3质量浓度环境下,对旋风分离器和虚拟冲击器的采样结果的相关性、稳定性进行测试比对,并验证分析了湿度对两种采样方式的影响。结果表明,旋风分离器和虚拟冲击器两种采样方式测试结果呈高度相关,干燥环境下旋风分离器稳定性和重复性优于虚拟冲击器,但湿度对旋风分离器的影响作用强于虚拟冲击器,在燃煤电厂超低排放PM10及PM2.5采样时,应根据环境差异合理选择采样方式。