氣溶膠液滴運動及化學轉化過程的研究.pdf

1、隨著對能源、工業(yè)、交通等需求的快速增長，大氣顆粒污染問題日益突出。這些顆粒物隨空氣輸運發(fā)生遷移的同時，往往伴隨一系列的化學變化，改變了大氣的化學成分，影響著生態(tài)環(huán)境和人體健康。為此，文中采用理論分析與數值模擬相結合的方法，對單個氣溶膠液滴及一定濃度分布的氣溶膠液滴群運動和氣態(tài)污染物SO<,2>在氣相、液相的傳質、液滴內部的化學反應過程進行研究，為污染物控制和去除措施的制定提供理論依據。本文的主要工作如下： ①極坐標系下建立了SO

2、<,2>在靜止單個氣溶膠液滴內外場擴散傳質的二維模型。基于有限差分方法，數值計算了氣態(tài)污染物的擴散傳質過程，并與其它3種無機氣態(tài)污染物(CO<,2>，HCl，NH<,3>)傳質特性進行比較。得出：當污染物的質量擴散數較大時，污染物在氣溶膠液滴內部富集程度大，達到準飽和所需要時間長。 ②建立了氣溶膠液滴內外流場的運動模型、污染物對流傳質模型及液滴內部化學反應模型，基于有限體積法及壓力耦合的半隱式法，自行開發(fā)程序數值研究了氣溶膠液滴

3、內外流場結構及化學轉化過程。計算結果與實驗數據進行對比，表明：文中建立的模型和方法是可行的。此外，文中還得出：液滴內部流體的運動及化學反應提高了污染物傳質速率，增加了傳輸質量；液相化學反應中四價硫生成六價硫的氧化速率與液滴內氫離子濃度有關。即隨著氫離子濃度的增加，液相生成的六價硫與氫離子濃度的比值越來越接近1。 ③針對大氣中氣溶膠液滴群的擴散及氣、液相傳質，建立Eulerian- Lagrangian多相流輸運模型、對流傳質及化

4、學轉化模型，基于有限體積法和 SIMPLE算法，對大氣環(huán)境中氣溶膠液滴擴散，氣態(tài)污染物SO<,2>在氣、液相的傳質以及液相內部化學反應過程進行數值研究，并數值分析3種不同粒徑大小的氣溶膠液滴沉降及氣態(tài)污染物的對流傳質特性，得出：氣溶膠液滴粒徑越小，液滴在大氣中懸浮的時間越長，能夠被傳輸的距離越遠。而且液滴的化學反應使得氣態(tài)污染物去除效應明顯。因此，在數值研究顆粒物擴散和傳質的過程時，氣態(tài)污染物在液滴內部的化學反應是重要的因素。