气体污染治理中不同液体介质的静电雾化试验研究

发布时间：2020-04-04 20:36

【摘要】：二十一世纪,化石燃料的大量使用造成大气污染日益加重,其中颗粒物与有毒气体(NO_x、SO_x、NH_3)等污染物在大多数情况下相伴而生,针对这一污染趋势的治理,采用较为先进的高压静电技术。此项技术广受国内外欢迎,利用该项技术在处理颗粒物污染的同时,协同处理气体污染物是学界和工业界一直所追求的方向。基于固态、气态污染物的协同处理思想,本篇论文主要针对有毒污染气体(NO_x、SO_x、NH_3)的处理所需要的溶液物质,研究了高压静电雾化条件下不同液体介质(水、氢氧化钠溶液、无水乙醇、生物润滑油)的荷电微射流体状况。不同的液体介质在高压静电雾化条件下有着不同的雾化特性,文章分别对不同液体介质在静电高压雾化条件下的:雾化模式、雾化模式区间过渡、泄漏电流;荷电微射流体的条件雾化角、射流角、偏移位移、加速度、速度;荷电微射流体断裂时的液桥长度、平均粒径大小、雾滴中径等状态特征量进行了实验研究。文章采用的是无动力式空腔雾化实验装置,利用高速摄像仪PCO.dimax以及图形分析软件Image-Proplus对实验进行数据采集与结果测量。记录不同液体介质在高压静电雾化条件下的状态参数与其荷电微射流体的微观运动过程。结果表明:(1)在无动力式空腔雾化实验中,当放电间距一定时,空腔针电极的电晕电流与电压成正相关关系;当放电电压一定时,空腔针电极的电晕电流与放电间距却呈现反比关系;电流上升梯度与电压呈正相关关系,并且电压越大,电流梯度越大。(2)在同一放电试验平台下,对三种液体介质的雾化模式进行了试验分析,其中NaOH溶液的雾化模式有脉动模式、锥射流模式等;无水乙醇则有纺锤模式、多股纺锤模式等;生物润滑油有锥射流模式、多股射流模式等;借助流体动力学弛豫时间?_a与荷电弛豫时间?_b的比值对雾化模式进行了统一解释,经计算得知:当?_a/?_b1,表明荷电微射流体上的电荷迁移速率远大于表面张力的形变速率,呈现为锥射流模式;当?_a/?_b≈1,表明荷电微射流体上的电荷迁移速率与表面张力形变速率共同作用,呈现为纺锤模式。四种液体介质在高压静电雾化条件下(10~25kV)的泄漏电流与液体介质自身电导率相关联,泄漏电流与电导率呈正相关关系。(3)在一定雾化电压区间下,荷电微射流体的射流条件雾化角与射流角度均随着电压增大,先增后减,且在(20?5 kV)处达到最大值,明确的反映出液体介质抗扰动率以及偏移位移的大小;荷电微射流体的加速度随着电场梯度的减小而减小,速度在加速度的影响下,增加量减小,最后逐渐趋于平稳。因此,荷电微射流体在电场中做加速度减小的加速运动。(4)在雾化效果的实验研究中,测量不同电压下液体介质的液桥长度,当电压一定时液桥长度与粘度系数呈正比关系;对液桥断裂后的荷电微射流体平均粒径(AGD)大小进行测量统计,在25kV处AGD达到最小值;针对AGD所选取出的最优平均粒径电压,利用数量中径、体积中径实验数据采集以及计算求解,得到雾化均匀度,从而确定在该试验装置下,25kV放电电压为最优电压。文章通过静电雾化实验装置,探寻了不同液体介质在高压静电雾化氛围下的雾化模式、雾化模式区间过渡、泄漏电流;荷电微射流体的条件雾化角、射流角、偏移位移、速度、加速度;荷电微射流体断裂时的液桥长度、平均粒径大小、雾滴中径等状态特征量。解释了各个液体介质呈现出不同状态参量的原因,为空腔雾化的应用提供了理论支撑。
【图文】：

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图 1-1 我国 2000~2012 年主要能源使用分布图化石燃料的燃烧使用是一把双刃剑，它能给人类带来能源上的便捷，也能给环害。化石燃料的燃烧造成的大气污染案例数不胜数，，如：1943 年美国洛杉矶首光化学污染，4 天内有约 6000 人患病 17 人死亡；在 1952 年的 12 月英国伦敦

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接触荷电等效电路图
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X701

【参考文献】