无量纲洁净空气体积试验方法.docx

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1、无量纲洁净空气体积试验方法1试验原理无量纲洁净空气体积表示在给定的时间段内，单位体积吸附材料所提供的等效洁净空气体积，其值落于零与分配系数之间。采用无量纲洁净空气体积作为净化材料本身吸附性能的评价指标，在材料平衡参数的基础上增加了随时间变化的动态特性。利用此参数，可比较各种颗粒吸附材料净化挥发性有机物（VoC）的性能，以及不同外部条件对净化VOC能力的影响。2查图方式获得无量纲洁净空气体积（V；C）可基于净化材料分配系数K、传质毕渥数班m、传质傅里叶数尸Om，查图1得到吸附材料在给定条件下的无量纲洁净空气体积监C。图1无量纲洁净空气体积与无量纲参数间的量化关系可根据式（1）计算分配系数K:(1

2、)式中：K一一分配系数，无量纲;V吸附材料体积，单位为立方米(;Ce吸附达到平衡的时间，单位为小时(h),实际计算过程中，取净化效率至5%的时间。可根据式(2)计算传质毕渥数班WBtm=%nToD(2)式中：Bim传质毕渥数，无量纲；hm材料表面对流传质系数，单位为米每秒(m/s)；D材料内部扩散系数，单位为平方米每秒面/s)；r0吸附材料颗粒半径，单位为米(m)。可根据式(3)计算传质傅里叶数Forn:Fom=Dtr02(3)式中：Fom传质傅里叶数，无量纲；t时间，单位为秒(s)。可根据式(4)计算对流传质系数九7n:%=舞2+1.1.(誓)。6点)力式中：hm材料表面对流传质系数，单位为

3、米每秒(m/s)；她一一气体在空气中的扩散系数，单位为平方米每秒/S);u材料外部平均流速，单位为米每秒(m/s),在填充床中，是流量与横截面积之比；V空气运动粘度，单位为平方米每秒(112s).可根据式5计算下游与上游浓度之比C,其差分形式见式6。以时间亡为横坐标，下游与上游浓度之比L为纵坐标，可绘制穿透曲线。以实验点至曲线上对应点距离的最小二乘作为拟合的优化方向，对穿透曲线方程进行参数拟合，可求得吸附材料的扩散系数。，如图2o需P(i)1H)Sin(20(誓厂2-3(誓厂H2)与C*=+exp(-36偿I)THJsin(20(暇/i2-3=i(6)式中：c”下游与上游浓度之比，无量纲，c*

4、=cd(Oc17:1.吸附材料段长度，单位为米(m)；无量纲时间，无量纲，=Kmt/K/rQ；填充柱运行参数，无量纲，J=mr0Lu(l-);Bim传质毕渥数，无量纲，Bim=mr0D:r0吸附材料颗粒半径，单位为米(m)；hm材料表面VOC对流传质系数，单位为米每秒(m/s)；u床层空隙中的平均线速度，单位为米每秒(m/s)；D材料内部扩散系数，单位为平方米每秒(一/s)：一一床层空隙率，无量纲，=?；Vp吸附材料总体积，m3：V填充床总体积,积分常数；H1计算中间变量,H2计算中间变量,(I+，。/Bim)2+(HzK/Bim)2HD2(1+diK/Bim)2+(HDzK3im)2HDl一一计算中间变量,HDlstnt2+sin21cosh2-cos2)%一计算中间变量，/2=M鬻筌翳)；图2扩散系数拟合示例3计算方式获得无量纲洁净空气体积(%,。可根据式(7)计算吸附材料无量纲洁净空气体积，当求和项中新增计算项小于已有和的整时，停止计算。Va,C=2s)1.8105X1012时间(h)无量纲洁净空气体积监C241.26IO7