烟气中CO2在Laval喷管内部的非平衡凝结

来源：环境工程技术学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：陈佳男, 李安娜, 黄柱, 席光

摘要：基于相变动力学理论建立了一种用于预测在高压超音速流动中非平衡凝结的数学模型，针对经过脱硫脱硝除湿处理后的烟气（主要成分为N2和CO2），预测了Laval喷管中CO2的非平衡凝结过程，阐明了初始饱和度对流动行为和非平衡凝结的影响。结果表明：热力学系统在Laval喷管喉部下游进入到非平衡状态，在x为0.09 m处出现凝结冲波现象，成核率从0迅速增加到6.33×1022 m−3·s−1。之后，亚稳态分子在凝结核表面聚集导致液滴生长，液滴生长速率在很短的时间内由0增加至0.04 m/s。当初始饱和度由0.11增加至0.19时，CO2液滴半径由3.72×10−8 m增加到1.74×10−7 m，增加了2.67倍；CO2液相质量分数由0.044增加到0.081，增加了84.1%。可以适当增加烟气中CO2气体的初始饱和度以获得更大的液相质量分数与液滴半径，进而实现更好的碳捕集效果。

关键词：碳捕集, 超音速气流, 传质传热, 非平衡凝结