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《褶型气溶胶过滤器过滤阻力与结构参数关系》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第31卷第3期华侨大学学报(自然科学版)Vol.31No.32010年5月JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)May.2010文章编号:1000-5013(2010)03-0307-06褶型气溶胶过滤器过滤阻力与结构参数关系付海明,徐芳,晋瑞芳(东华大学环境科学与工程学院,上海201620)摘要:对褶型气溶胶过滤器过滤阻力进行理论计算及实验测试1在对速度函数假设的基础上,对Navier-Stokes方程进行压力求解1采用缝隙宽度上压力平均值的概念,提出一个用于求解褶型过滤器过滤阻力的方法,得出褶型气溶胶过滤器过滤阻力的解析解,理论
2、计算结果与实验测试基本吻合.研究表明,减小褶距或增大褶高可增加过滤介质面积,减小过滤器介质过滤阻力;但是,过滤器结构阻力也将增加,褶型气溶胶过滤器阻力与单位长度褶数存在最佳值.关键词:过滤器;气溶胶;过滤阻力;褶型结构;Navier-Stokes方程中图分类号:TU834.8+3;TB122文献标识码:A随着环境污染的日益严重和人们环境保护意识的加强,空气质量已成为世界关注的焦点1气溶胶是以液体或固体为分散相,气体为分散介质所形成的溶胶,通常指悬浮在大气中的各种粒径为0.01~100Lm的固体和液体颗粒.气溶胶粒子由于能长期悬浮于大气中,如果包含无机或有机污染物质,就会通过呼吸
3、道侵入体内,而危害机体健康.因此,气溶胶过滤装置被广泛应用于不同的工业领域及民用住[1][2]宅.为了提高气溶胶过滤器的性能及减少过滤阻力,大多数过滤器产品中过滤材料呈多褶结构.过滤介质的褶形结构增大了过滤面积和容尘能力,同时也降低了气流通过过滤介质的阻力,从而减少了能量消耗.然而,空气进入或离开褶型的倾斜过滤介质缝隙时,流动方向急速变化会产生有旋流动和脱流,[2-3][4-6]引起附加能量损失1国外一些学者对方形及圆筒状褶式过滤器进行了一些实验或模拟研究1本[7]文采用Navier-Stokes方程理论,求解褶型过滤器结构阻力及倾斜设置过滤介质的阻力,并进行理论及实验对比分析
4、.1褶型气溶胶过滤器的阻力褶型气溶胶过滤器的阻力由结构阻力和介质阻力两部分组成.1.1褶型结构引起的阻力褶的基本几何结构和一些参数的定义,如图1所示1其中:V为迎面风速;Y为褶宽;L为褶高;s为过滤介质厚度;U为褶角(褶与中心线的夹角);H(x)为x处的褶距,且H(x)=2tg(Ux).对于通过褶型过滤介质的空气,做以下的假设:忽略空气的压缩性,且空气密度Q为常量;空气的粘性系数L为常量;没有外力作用.因此,x方向(褶中心线方向)的动量守恒方程为图1褶的参数示意图5V22Fig.1Schematicofpleatparameters5Vxx15p5Vx5VxVx+Vy=-Vx+
5、v(22+22).(1)5x5yQ5x5x5y收稿日期:2009-05-19通信作者:付海明(1962-),男,高级工程师,博士,主要从事空气过滤净化及尘源控制技术的研究.E-mail:fhm@dhu.edu.cn.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578034);上海市重点学科建设基金资助项目(B604)308华侨大学学报(自然科学版)2010年式(1)中:Vx,Vy分别为x,y方向的分速度.若认为来流均匀,对空气通过褶截面产生的阻力进行求解,即可得到褶型气溶胶过滤器的阻力.用面速度(V)和褶的宽度(Y)对涉及的参数进行无量纲化.即有pVxVypc=2,Vcx=,Vcy
6、=,QVVVxysLxc=,yc=,sc=,Lc=,(2)YYYYH(x)Vm(x)Hc(xc)=,Vcm(xc)=,Hc(xc)=2tg(<)xc.YV式(2)中:Vm为气流通过过滤介质的速度(设其方向垂直于介质表面)1将式(1)用上述方法进行无量纲,可得225Vcx5Vcx5pc15Vcx5VcxVcx+Vcy=-+(22+22).(3)5xc5yc5xcRe5xc5yc式(3)中:Re=QVY/L;Q为空气密度;L为空气动力粘滞系数.则有225pc15Vcx5Vcx5Vcx5Vcx=(22+22)-Vcx-Vcy.(4)5xcRe5xc5yc5xc5yc[3]定义x处函数
7、在缝隙无量纲宽度上的平均值为Hc(xc)223z(xc)4=z(xc,yc)dy^c,(5)Hc(xc)Q0并对气流进出褶型结构渐扩段过程的压力差进行计算1由于Lcmsc,则下风侧入口与出口处的缝隙宽度上的平均压强差为气流通过褶型结构引起的阻力,即有22$pg=
8、$pcg
9、#QV=
10、3pc(xc=sc/sinU)4-3pc(xc=Lc)4
11、#QV1(6)[3]1.1.1x方向速度分量的计算设x方向的速度可近似表示为一个二次多项式,有2yc2yc2Vcx(xc,yc)=Vcx,max(xc)1
