水力空化强化效应实验研究

发布时间：2017-03-29 10:28

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【摘要】：利用空化释放出的能量对过程进行强化,是一种新的能量利用方法。水力空化发生时空化泡溃灭产生的高温、高压等极端环境,可以使水分子键裂解,产生自由基。由于自由基具有很高的活性,所产生的活化效应是促进化学过程强化的根本原因。同时,在空化流场中产生的高射流、冲击波和剧烈湍动等机械效应,是促进物理过程强化的主要原因。 为了探求水力空化强化效应的机制和效果,寻求影响空化强化效应的基本规律,本论文就此开展了如下研究工作: 设计建立实用有效的水力空化实验装置;建立空化自由基捕捉新方法,并以此定量检测水力空化羟自由基,研究空化羟自由基产量与空化强度的关系,研究各种因素对空化自由基产量的影响,以寻求最佳空化强化条件;在此基础上,进行了水力空化对含罗丹明B有机废水降解处理、对含产气肠杆菌生物污水杀菌处理研究,实验检验水力空化的强化效果;根据计算流体力学理论对空化流场进行数值模拟,从理论上验证水力空化的发生效果。 研究结果表明: 亚甲基蓝分光光度计法,能够成功地捕捉到水力空化产生的羟自由基,是定量检测空化自由基简便易行的有效方法; 空化程度随空化数的减小而增强,但对于不同的强化过程(化学、物理),因其强化机理不同,故空化数对强化效应的影响也不同; 水力空化系统的压力、温度及时间等操作参数对空化强化效应的影响规律表明:在适宜的操作条件下可产生最佳的空化强化效果; 空化发生器结构的优化设计是保证空化强化效应的重要前提,在一定的水力学条件下,合理的结构尺寸可以增强空化作用效果: 往水流中适量加入干扰气体能够提高空化强度,增强空化强化效果。但过量地掺入气体会削弱空化强度,降低空化强化效果。 对文丘里管空化器流场的数值计算显示,在空化发生区,汽含率和湍动能均远高于其它未空化区域,在最佳空化器结构参数条件下,汽含率和湍动能均有较高值。
【关键词】：水力空化 羟自由基 亚甲基蓝 强化效应
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ02
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 文献综述11-25
• 1.1 空化现象及其特点11-19
• 1.1.1 空化的发生与发展12-16
• 1.1.2 空化机理16-19
• 1.2 空化引发的效应19-22
• 1.2.1 空泡溃灭产生的能量19-21
• 1.2.2 空化的能量效应21-22
• 1.3 空化能最与过程强化22-23
• 1.3.1 空化对化学过程的强化22
• 1.3.2 空化对物理过程的强化22-23
• 1.3.3 前景展望23
• 1.4 空化强化效应的研究方法23-25
• 2 水力空化实验设备的建立25-32
• 2.1 实验设备的水力学原理25-27
• 2.2 实验设备的建立27-29
• 2.3 实验装置的水力学特性29-30
• 2.4 实验装置的水流空化状念描述30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 水力空化自由基的检测与分析32-58
• 3.1 水力空化强化效虑机理32
• 3.2 空化羟自由基检测的意义32-33
• 3.3 空化羟自由基检测方法33-38
• 3.3.1 羟自由基捕捉剂34-35
• 3.3.2 检测办法35-38
• 3.4 实验方法38-40
• 3.4.1 实验过程38-39
• 3.4.2 对比实验39-40
• 3.5 实验结果及影响因素分析40-56
• 3.5.1 亚甲基蓝浓度的影响40-41
• 3.5.2 水流空化数的影响41-42
• 3.5.3 操作参数的影响42-48
• 3.5.4 结构参数的影响48-51
• 3.5.5 射流空化的影响51-54
• 3.5.6 干扰气体的影响54-56
• 3.6 本章小结56-58
• 4 水力空化对过程强化的应用研究58-76
• 4.1 水力空化对化学过程的强化效应—罗丹明B染料废水处理58-66
• 4.1.1 水力空化降解有机物反应机理58-59
• 4.1.2 实验方法59-60
• 4.1.3 实验结果与讨论60-66
• 4.2 水力空化对物理过程的强化效应—生物污水杀菌处理66-75
• 4.2.1 水力空化杀菌机理67
• 4.2.2 实验方法67-69
• 4.2.3 实验结果及讨论69-75
• 4.3 本章小结75-76
• 5 空化流场的数值模拟与分析76-85
• 5.1 数学模型与计算方法76-81
• 5.1.1 数学模型76-79
• 5.1.2 计算方法79-81
• 5.2 计算结果与分析81-84
• 5.2.1 喉部直径的影响82-83
• 5.2.2 扩张段锥角的影响83-84
• 5.3 本章小结84-85
• 结论85-86
• 参考文献86-89
• 附录A 符号对照表89-91
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况91-92
• 致谢92-93
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书93

【引证文献】

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本文编号：274284