Метод расчёта ультразвуковой коагуляции частиц размером менее 2.5 мкм в трёхмерных вихревых и турбулентных акустических течениях

Аннотация

Предложен метод расчёта кинетики ультразвуковой коагуляции PM2.5 при тонкой газоочистке, который обеспечивает на порядок более высокую производительность расчётов. Повышение производительности обеспечивается за счёт предложенного и обоснованного способа сведения исходной трёхмерной задачи к двухмерной. Предложенный способ сведения основан на том, что время полного оборота вихревых акустических течений оказывается много меньшим характерного времени коагуляции при тонкой очистке газов. Это позволило представить фракционный состав аэрозольных частиц в качестве зависимости от двух функций тока вместо трёх координат. Проведённые расчёты с помощью предложенного метода позволили выявить возможность повышения эффективности коагуляции в трёхмерных течениях за счёт следующих механизмов: локального повышения концентрации, вызванного инерционным переносом частиц к периферии трёхмерных вихрей в газовой фазе; повышения частоты столкновений частиц за счёт трёхмерных турбулентных возмущений в ультразвуковых полях с высокой амплитудой колебательной скорости (более 10 м/с); повышения производительности и обеспечения возможности непрерывной реализации процесса в проточном режиме за счёт переноса частиц между линиями тока основных вихрей, инициированных ультразвуковыми колебаниями, а также за счёт внешних течений, перпендикулярных плоскости вихрей в трёхмерном пространстве. Разработанный комплекс программ для реализации расчётов может быть использован при проектировании газоочистного оборудования.