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| 高效空气过滤器(HEPA)作为洁净技术行业的核心设备,其效率的提升、性能的优化对与其相关行业的发展有着重大的意义。近年来其发展引起了诸多国家的重视,低阻高效成了空气过滤器发展共同的主题。鉴于新型滤材的高昂价格及低碳环保的要求,合理、充分利用滤料,提高其整体使用寿命显得非常必要。目前,HEPA多存在以下两个方面的瑕疵：因均流板设计不合理引起的迎风面入口流量分布不均匀的现象,从而导致滤料得不到最优化的利用；过滤器检漏发尘方式的不合理,使得气溶胶大量残留对过滤器寿命造成挑战,同时存在目标气溶胶时间不一致性和污染环境的潜在可能。本课题将基于目前已经广泛使用的数值模拟计算技术,对上述两个问题展开分析。本文的基本思路是：立足于相应的假设和简化,借助CAD进行过滤器三维建模,采用GAMBIT进行网格处理,最终通过FLUENT软件进行数值计算。为验证数值模拟方式中模型的合理性、边界条件选取的准确性,本文还开展了相应的对照试验,并通过试验与模拟的对比最终确定了数值模拟过程中：湍流模型采用标准κ-ε模型、滤料采用多孔介质模型及速度入口、压力出口边界定义的合理性。对于无隔板高效空气过滤器,在静压箱尺寸一定的情况下,过滤器入口流速分布的一致性主要受均流板影响,而均流板的几何结构、几何尺寸、安装高度、开孔孔径、孔间距等都在不同程度上影响着均流板的性能。本文对均流板性能的主要影响因素：大小、开孔率、安装高,用正交试验法进行模拟实验设计,建立不同过滤器物理模型,对常用的2000m3/h、1500m3/h、1000m3/h及500m3/h过滤器模型分别开展了试验研究。对于过滤器检漏中的气溶胶发生方式,本文先开展了不同“点源”发尘的实验研究,验证了多点发尘有利于缩短混合距离；继而进行了不同数目点源、相对于气流流向的顺流、逆流、垂直流三种发尘方向的多组模拟试验研究。模型等的建立、处理沿袭了速度分布一致性的相方法。本课题采用速度(浓度)分布的相对误差和不均匀度作为评价指标。结果表明：对于不同的过滤器模型,均流板的设计应有不同的方式,不能单独依照经验。对于2000m3/h过滤器模型,其入口气流的一致性主要受均流板大小影响,最优安装高度为50mm,而其余三种风量模型入口气流一致性主要由均流板开孔率决定。对于气溶胶的混合,当发尘“点源”的数目足够多时,在有限的静压空间内是能够混合均匀的,当然有扰流的情况下更能够加速气溶胶的混合均匀。 |
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