高压静电催化耦合净化室内空气污染物

• 作 者: 高梦翔
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 静电 催化 空气净化 耦合 数值模拟

由于具有效率高、能耗低以及无二次污染的特点,高压静电催化耦合是一种理想的空气净化手段,可用于协同脱除室内颗粒污染物(PM)和可挥发性有机污染物(VOCs)。本文基于高压静电催化耦合净化器的研究,旨在揭示其内部与空气净化相关的物理过程,进而优化除尘性能,并同时实现VOCs的有效去除。本文首先模拟了耦合净化器内部的电晕放电、气流流动、颗粒荷电、颗粒运动和臭氧传质等过程。研究结果表明,电晕电场的存在导致流场各位置出现流速差异,但入口风速的增加使流场逐渐恢复均匀。荷电区和收尘区均有除尘效果,且除尘效率随着颗粒粒径的减小而下降。运行过程中产生的臭氧集中分布于电极线下游的中心区域,其分布形态不随入口风速而改变。其次,设计并搭建了静电催化耦合实验台架,实际测量了不同条件下的截面风速、颗粒去除率和臭氧浓度。研究结果表明,实测数据与模拟结果十分接近,所构建的数值模型准确可靠。随后,对耦合净化器的除尘功能组件——双区静电除尘器进行了分析,确定了除尘效果及其影响因素之间的定量关系,推导出双区静电除尘的理论计算公式。研究结果表明,完全收尘长度与收尘电压成反比,与收尘极板间距的平方成正比。并且,适当缩短荷电区、加长收尘区、减小收尘极板间距和提高收尘电压,均可有效提升除尘性能。最后,基于实际需求开发了高压静电与催化的内置式耦合,在减小空气阻力的同时提高了VOCs的去除效率。研究结果表明,内置式静电催化耦合可以有效去除PM和VOCs,并减少密闭空间内的臭氧累积。与后置耦合相比,内置耦合在去除VOCs方面性能更佳,但抑制臭氧累积的能力相对较弱。