作为能源、冶金、化工等领域的一个国际性难题,高温除尘问题由于其广阔的应用前景,愈来愈引起人们的高度关注。迄今为止,国际上所研究的高温除尘技术有很多,这些技术均有各自的优势和特色。其中,基于低逸出功阴极放电的静电除尘技术被认为具有发展前途,值得进一步探索。本文以线管式稀土钨阴极高温静电除尘器为研究对象,通过数值模拟获得电除尘器内部粉尘粒子的运移及捕集特性,系统分析各种因素对粉尘除尘效率的影响。首先,应用阴极电子学、静电力学等相关理论,建立粉尘颗粒荷电、电场分布与电场力计算数学模型;运用CFD-DSMC方法,结合气-固两相流动理论,建立除尘器内多场耦合作用下气体流动、颗粒运动与碰撞数学模型。然后,借助FLUENT软件与Visual Studio算法将所建立的复杂数学模型进行数值计算,然后通过Visual Basic直观地展现不同条件下电除尘器中颗粒的运动轨迹。通过数值模拟,针对不同工况对粉尘运移特性与捕集效率的影响进行了分析讨论,得到以下结论:(1)在零电场条件下,通过对不同工况下颗粒运移轨迹的对比发现颗粒粒径大小对颗粒的运动特性影响不大;在相同颗粒流量下,提高流速,降低颗粒密度,可使颗粒聚集倾向减弱;颗粒沿径向由中心至壁面运移速度逐渐减小,但均呈向上趋势;入口气流速度相同时,在一定的颗粒数浓度范围内,颗粒从进口到出口所经历的时间相差不大,但颗粒数密度越大,在轴向方向的颗粒聚集倾向越明显。基于不同工况下颗粒捕集效率的计算分析发现:无外加电场时,电除尘器的捕集效率随颗粒粒径的增大而增大,随入口气流速度的增加而减小,随着除尘器长度的增加而增大,随颗粒数的增加而增大,随工作温度的升高而升高。(2)基于对不同工况下电除尘器累积捕集效率的数值模拟计算,当工作电压为2000V、温度为1073K、入口气流速度为1.5m/s时,除尘器对于10μm的颗粒捕集效率可以达到100%;对于5μm的颗粒物,当入口气流速度从1.0m/s增加到2.0m/s,电除尘器的捕集效率从100%减少到42%;电除尘器的捕集效率受工作电压的影响较为明显,当工作电压为3000V时,粒径大于5μm的颗粒到达除尘器出口之前己经被全部捕集;除尘器长度对除尘效率有较大影响,当长度从465mm增加到665mm时,除尘效率从42.5%提高至86.05%。工作温度对除尘器捕集效率影响不大,当工作温度从1073K增加到1373K,工作电压为2000V时,捕集效率从75.75%增加到89%。(3)通过对比零电场条件下与外加电场条件下粉尘的运移轨迹与除尘器的捕集效率,发现提高外加电场强度是改善电除尘器除尘特性尤其是对微细颗粒物高效捕集效率的关键;基于数值模拟结果进一步分析发现,除尘效率随电压的增大而提高,且电压越高变化趋势越明显。