磁场形式及参数对单纤维捕集钢铁行业粉尘中PM2.5性能影响
来源期刊：工程科学学报2020年第2期
论文作者：张俪安 刁永发 庄加玮 周发山 沈恒根
文章页码：154 - 162
关键词：磁性纤维;高梯度磁场;PM2.5;铁磁性;捕集性能;
摘 要：目前钢铁行业已成为大气污染防治的重点,为解决现有钢铁行业对于PM2.5细颗粒难以捕集的难题,实现粉尘的超低排放.基于CFD-DPM（computational fluid dynamics-discrete phase model）方法对磁性纤维产生的磁场以及高梯度磁场等不同磁场形式下单纤维对钢铁行业捕集PM2.5性能的影响进行研究,通过X射线衍射图谱分析可知钢铁行业生产过程产生的粉尘因含有Fe3O4以及单质Fe而具有磁特性,进而提出了利用磁场来增强单纤维捕集PM2.5性能的方法.计算结果表明,在运动轨迹方面,磁性纤维产生的磁场会在纤维周围形成引力区,高梯度磁场会在纤维周围形成2个引力区和2个斥力区;在捕集性能方面,当粉尘粒径dp为0.5～1.0μm,入口风速v≤0.2 m·s-1时,高梯度磁场下磁性纤维的捕集能力要强于单一磁性纤维的捕集能力,若磁场强度H=0.5 T,磁感应强度B=0.01 T,v=0.1 m·s-1,高梯度磁场可以使单纤维的捕集效率提高为传统单纤维捕集的28.32倍,若B=0.01 T,v=0.1 m·s-1,磁性纤维产生的磁场可以使捕集效率提高为传统单纤维捕集的4.037倍;在磁性纤维产生的磁场中,当磁感应强度B≥0.03 T时,磁性单纤维对PM2.5的捕集效率随着入口风速的增加而减小,后趋于稳定,当B<0.03 T时,捕集效率随入口风速逐渐减小;捕集效率随粉尘粒径的增加而增大.而对于高梯度磁场,单纤维对PM2.5捕集效率同样随着入口风速的增加而减小,当v>0.4 m·s-1时,捕集效率为0,B越大,捕集效率下降越快;捕集效率随着粉尘粒径增大呈现先增加后减小的趋势.
张俪安，刁永发，庄加玮，周发山，沈恒根
东华大学环境科学与工程学院
摘 要：目前钢铁行业已成为大气污染防治的重点,为解决现有钢铁行业对于PM2.5细颗粒难以捕集的难题,实现粉尘的超低排放.基于CFD-DPM（computational fluid dynamics-discrete phase model）方法对磁性纤维产生的磁场以及高梯度磁场等不同磁场形式下单纤维对钢铁行业捕集PM2.5性能的影响进行研究,通过X射线衍射图谱分析可知钢铁行业生产过程产生的粉尘因含有Fe3O4以及单质Fe而具有磁特性,进而提出了利用磁场来增强单纤维捕集PM2.5性能的方法.计算结果表明,在运动轨迹方面,磁性纤维产生的磁场会在纤维周围形成引力区,高梯度磁场会在纤维周围形成2个引力区和2个斥力区;在捕集性能方面,当粉尘粒径dp为0.5～1.0μm,入口风速v≤0.2 m·s-1时,高梯度磁场下磁性纤维的捕集能力要强于单一磁性纤维的捕集能力,若磁场强度H=0.5 T,磁感应强度B=0.01 T,v=0.1 m·s-1,高梯度磁场可以使单纤维的捕集效率提高为传统单纤维捕集的28.32倍,若B=0.01 T,v=0.1 m·s-1,磁性纤维产生的磁场可以使捕集效率提高为传统单纤维捕集的4.037倍;在磁性纤维产生的磁场中,当磁感应强度B≥0.03 T时,磁性单纤维对PM2.5的捕集效率随着入口风速的增加而减小,后趋于稳定,当B<0.03 T时,捕集效率随入口风速逐渐减小;捕集效率随粉尘粒径的增加而增大.而对于高梯度磁场,单纤维对PM2.5捕集效率同样随着入口风速的增加而减小,当v>0.4 m·s-1时,捕集效率为0,B越大,捕集效率下降越快;捕集效率随着粉尘粒径增大呈现先增加后减小的趋势.
关键词：磁性纤维;高梯度磁场;PM2.5;铁磁性;捕集性能;
