多孔孔板鼓泡特性研究

发布时间：2020-07-22 02:31

【摘要】：严重事故条件下,安全壳过滤排放系统能够有效降低放射性物质泄露到环境中的风险。鼓泡式过滤器除具有热容量大、容尘量大、可靠性高等湿式过滤手段所固有的优点外,对甲基碘等难于去除的放射性气体具有较理想的过滤效率,现已在安全壳过滤排放系统得到应用。多孔孔板作为鼓泡式过滤器的核心部件,具有结构简单、易加工、不易堵塞等优点。本文利用可视化实验系统对多孔孔板特性开展实验研究,结合实验结果,建立了描述多孔孔板鼓泡过程的理论模型,为多孔孔板的结构设计提供理论依据。本文针对气泡聚合现象、气腔渗液现象和气泡脱离体积等直接影响鼓泡器曝气性能的鼓泡特性进行研究,重点分析了孔径、孔间距、孔板厚度、开孔数量、气腔体积及状态等鼓泡器结构参数和气体流量、液相温度、液相组分、孔板淹没深度等运行参数的影响。根据可视化实验结果,对孔板附近气泡聚合行为进行了分类。基于气泡聚合类型,制定了合理的气泡聚合效率统计方法。研究结果表明:气泡聚合效率随着气体流量增加和孔间距减小而明显增大;孔板开孔数量增加导致孔板附近扰动增强,聚合效率随之下降;液相中含有无机盐、乙醇和表面活性剂时,气泡聚合受到抑制;不同种类的添加剂对气泡聚合的抑制效果相差较大,具有挥发性的添加剂对气泡聚合抑制作用最大。以伽利略数、邦德数为特征量定义了气泡聚合时间,可以看出,聚合效率随聚合时间增加成对数规律下降。根据实验结果建立计算多孔孔板附近气泡聚合效率的关系式。气腔渗液过程持续时间较短,多数情况下不超过30分钟,即已达到满水状态。在此状态下,多孔鼓泡受到抑制,孔板曝气性能下降。气泡聚合现象对渗液速率产生明显影响,孔间距减小导致气泡聚合增大,进而导致渗液速率上升。当孔板淹没深度大于1cm时,淹没深度对渗液速率没有影响。气腔渗液速率随气体流量、开孔数量、孔板厚度等参数的变化是非单调的,随着三个参量中任意一个增加,渗液速率均先增大后减小。气泡脱离体积主要受气腔压力变化的影响,而气腔压力变化取决于气腔体积和气体流量的相对关系。当气腔压力状态为恒压区时,平均气泡脱离体积不随气体流量的变化而发生改变;当气腔压力状态处于过渡区时,平均气泡脱离体积随气体流量的增加而增大。恒压区和过渡区之间的转换气体流量随孔板开孔数量增加而增大。利用本文提出的气泡聚合效率计算关系式和描述多孔孔板鼓泡过程的理论模型对多孔孔板进行设计,可有效避免多孔孔板鼓泡过程中出现气泡聚合现象和气腔渗液现象并保证气腔压力变化处于恒压区。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL364.3
【图文】：

主要由供气管路、温控装置、鼓泡器以及可视化拍摄系统组成。图 2.1 可视化实验装置示意图2.1.1 供气管路供气管路主要包括空气压缩机、储气罐、针阀、球阀、气体流量计以及联通各部件的相应管道。空气压缩机将空气打入储气罐内，储气罐内气体依次流经球阀、气体流量计和针阀进入鼓泡器气腔中，进而为鼓泡器鼓泡提供持续气源。储气罐体积为 2m3，该容积可以保证在实验过程中储气罐内压力基本不变，为实验提供压力稳定的气源。通过切换球阀状态来实现供气管路的快速通断，气体流量大小由针阀进行调节。实验时，球阀处于常开状态，所以针阀还起到节流降压的作用。在气体流经针阀前，利用气体流量计对气体流量进行测量。尽管在鼓泡过程中，气腔内压力不可避免地会出现波动，但本

t1 p12W Wlσ = 铂金板电子天平示数，N。p1W 为铂与溶液接触的湿周，m。为利用不同运动粘度的液体在毛细流经一段固定距离的平均流动时间度。t tv = Cτmm2/s2。tτ 为 t℃下液体的流经一段

图 2.4 运动粘度测量仪气泡体积图像处理程序（自适应切片法）对低气体流量气泡脱离体积[49]。如图 2.5 所示，该处理方法进行预处理以提高图像质量，以便于后续提取消除图像中背景信息的干扰。在拍摄过程中，小物体会对气泡轮廓的识别产生干扰，又很难滤对图像进行降噪处理。在消除干扰信息后，，并提取气泡轮廓的完整信息；第二部分是利位置，进而寻找到气泡对称轴线；第三部分是利定义的圆形度大小来判断气泡形状，进而确定积并求和得到气泡总体积。当气体流量较大时

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本文编号：2765187