微米木纤维过滤汽车尾气的理论分析与实验研究

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近年来,随着雾霾天、沙尘天气的增多,微米颗粒物的概念逐渐进入到人们的视野当中,人们也越来越多的关注PM2.5,PM10等一系列概念。而PM2.5的主要来源为汽车尾气,因此,本文总结了现有PM2.5过滤技术和相关过滤材料,提出一种新型过滤材料,微米木纤维作为滤芯的木基生态级PM2.5过滤器。本文通过气体流体的研究方法建立了尾气过滤装置内部相关计算模型,对模型进行了描述与假设,列出了一系列关于模型的基本理论控制方程。重要的是给出了纤维过滤器过滤效率计算公式,将截留效应考虑进来,得到了单纤维过滤总效率的数值,并看出了微米木纤维的比表面积和纤维过滤器过滤效率是成正比的关系,为后续实验研究打下坚实的理论基础。提出了微米木纤维和炭化微米木纤维过滤汽车尾气的过滤机理,介绍了微米木纤维对尾气颗粒的吸附性能及其通透性能。从微观角度验证了微米木纤维细胞的吸附作用。以实验和计算机模拟仿真相结合的方式对微米木纤维作为汽车尾气滤芯材料进行了研究。实验分析表明微米木纤维对PM2.5固体颗粒具有过滤作用,于是提出假设,制作多组滤芯,来验证假设的正确性。在反复多次实验后,验证了假想理论的正确性,为今后研究微米木纤维滤芯提供了强有力的实验支撑。又在计算机模拟仿真FLUENT软件上做了一系列模拟仿真,在整个仿真过程中,通过建立三维模型,运用FLUENT软件对模型进行合理划分网格和边界条件设定,得到了木纤维表面流体力学分析结果。经过理论公式推算,验证了微米木纤维对PM2.5固体小颗粒有着良好的吸附作用。为解决我国汽车尾气中细微颗粒物的过滤问题,及汽车PM2.5过滤器的设计提供了途径和理论支撑。
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