流動式顆粒床過濾器之雙葉片型流動校正單元設計與冷性能過濾機制研究

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蔡信安(Shin-An Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

流動式顆粒床過濾器之雙葉片型流動校正單元設計與冷性能過濾機制研究

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摘要(中)

近十年來，美日歐等先進國家均積極投入對流動式顆粒床廢氣淨化系統之研發。含煙塵之廢氣經由進出入口兩側葉片進入垂直流動式顆粒床內，煙塵物質攔阻於床內之顆粒，達到廢氣淨化之目的，但濾材在顆粒床中會一直存在著濾材滯流區的形成，進而造成系統堵塞之問題。
我們已成功發展將各式流動校正單元嵌入顆粒床內，可有效克服滯留區問題。本研究將持續過去成果，繼續進行相關技術的開發工作與分析探討，並將重點列為發展雙葉片型式之流動校正單元，探討其可行性與優劣點。最終結果將提供為製作三維流動式顆粒床過濾器實驗裝置，並加裝廢氣煙塵產生器，觀察染塵濾材之流動形態，並進行實際冷性能過濾測試。冷性能測試項目以過濾床之實際過濾效率與廢氣穿透過濾床的壓力降隨時間變化為主，濾材循環流率、進風口風速與廢氣所堆積的濾餅都是影響因素。
依據先前冷性能測試結果，除了搭配濾餅的效果來尋出最佳過濾效率外，再配合穩定的壓降與粒徑分析結果，提供設計實際雛形之依據，並於未來能實際與產業界結合。

摘要(英)

The moving bed filtration technology used for high-temperature gas cleanup has been developed in United States, Japan and countries of EU in last decades. One of the key difficulties is the formation of stagnant zones of filter granules in a moving bed with louvered walls. When stagnant zones exist, the dust coming with flue gas may plug the system and the filtration efficiency decreases remarkably.
Putting sub-louvers into the convergent channel between louvers was proven to be an appropriate solution to diminish the stagnant zones. This paper presents the results of a study of the flow patterns in a 2-D cross-flow moving granular bed with systems of louvers and sub-louvers in granular moving bed. The optimum design that can diminish the stagnant zones effectively will be used to build a 3-D facility and install a dust generator in order to run the cold model filtration tests.
The cold tests include the filtration efficiency and the moving bed pressure drop measurements. The filter medium (silica sand) circulation rate and the inlet gas velocity were measured, too. The cold filtration test results, presented in this paper offer important data for designing the prototype of the moving granular bed filters.

關鍵字(中)

★ 染塵廢氣
★ 廢氣淨化系統
★ 阻礙物
★ 流動校正單元
★ 滯流區
★ 流動式顆粒床
★ 濾餅

關鍵字(英)

★ Internal Insert
★ Moving Granular Filtration Technology
★ Stagnant Zone
★ Louver
★ Dust Particles
★ Dust Cake

論文目次

目錄
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅲ
附表目錄 Ⅵ
附圖目錄 Ⅶ
符號說明 Ⅹ
第一章簡介 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 7
第二章實驗設備和方法12
2.1 二維模擬實驗系統12
2.1.1 實驗研究對象 12
2.1.2 二維實驗設備 14
2.1.3 實驗觀測與量測設備15
2.1.4 二維流場實驗步驟15
2.1.5 二維流場速度向量分析實驗過程18
2.1.6 水平與垂直速度分佈分析比較20
2.2 三維冷模實驗系統20
2.2.1 實驗研究對象 20
2.2.2 三維實驗測試裝置20
2.2.3 實驗量測與觀測設備22
2.2.4 實驗參數24
2.2.5 粉塵灰粒樣品採集方法25
2.2.6 濾餅機制之原理方法30
2.2.7 實驗步驟31
第三章結果與討論 36
3.1 二維顆粒床模擬系統之設計36
3.1.1 實驗A : 對稱型雙葉片之流動校正單元過濾器37
3.1.2 實驗B : 不同放置位置之雙葉片型流動校正單元過濾器 40
3.2 二維流場實驗結果與討論 41
3.2.1 實驗A : 對稱型雙葉片型之流動校正單元過濾器41
3.2.1.1 二維流場影像圖41
3.2.1.2 殘留面積結果討論53
3.2.1.3 二維流場速度向量分析53
3.2.1.4 實驗A結果討論60
3.2.2 實驗B : 不同放置位置之雙葉片型流動校正單元過濾器 60
3.2.2.1 二維流場影像圖61
3.2.2.2 殘留面積結果討論70
3.2.2.3 二維流場速度向量分析70
3.2.2.4 實驗B結果討論95
3.3 三維冷性能測試實驗結果與討論101
3.3.1 有無通入氣體對顆粒床流動情形之影響101
3.3.1.1 流場影像圖 101
3.3.1.2 殘留面積結果討論 102
3.3.1.3 流場速度向量分析 105
3.3.1.4 實驗結果討論 105
3.3.2 不同濾材質量流率對過濾器壓降與濾材過濾效率之關係 107
3.3.3 不同進口空氣流速對過濾器壓降與濾材過濾效率之關係 110
3.3.4 三維顆粒床自由面之進口端和出口端之氣體速度分佈測量113
第四章結論 118
4.1 二維流場觀測 118
4.2 三維冷性能測試 119
參考文獻 120

參考文獻

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指導教授

蕭述三(Shu-San Hsiau)

審核日期

2006-7-21

推文