大空间流场超细水雾粒度和浓度的多点检测技术研究

发布时间：2020-11-17 21:54

　　环境治理、工矿除尘等领域都对喷雾有较大的应用。基于超细水雾的吸附和碰撞作用机理,能有效去除漂浮在空中的颗粒物,已被广泛应用于除尘。喷雾是目前除尘行业最简洁高效的除尘方法,两相流喷雾的除尘效率已达80%左右,可有效沉降空气中的粉尘,尤其是呼吸性粉尘,且不会造成二次污染。喷雾效果是影响粉尘沉降效率的主要因素。喷雾效果由水雾粒度分布和颗粒浓度分布表征。然而,目前缺少可同时获得水雾粒度与浓度的方法和设备,没有能在大空间尺度同时多点检测水雾粒度和颗粒浓度的技术。因此,为了解喷雾在大空间内的运移特点,亟待发展新型水雾粒度和浓度检测技术和装置。本文开展了大空间超细水雾颗粒粒度和水雾浓度的检测技术研究,分析了现有同时表征水雾粒度和浓度方法的不足,提出了新检测方案,并设计加工了采样装置,推导出合理的数据解读公式,并通过实验证明了方法和采样装置的实用性;运用新检测技术和采样装置,在大空间内获得超细水雾的粒度分布与浓度分布,基于该实验结果总结了超细水雾运移规律。具体研究内容如下:第一,对高压单相流喷雾和两相流喷雾所产生的水雾粒度进行检测,高压单相流喷雾粒度在200 μm至300 μm,耗水量为100 kg/h左右;两相流喷雾粒度在10 μm左右,耗水量为3～4kg/h。实验表明,两相流喷雾对呼吸性粉尘有良好的除尘效果,而高压单相流喷雾主要作用于颗粒较大的粉尘。因此,从能耗、喷雾量及除尘效率上,两相流喷雾明显优于高压单相流喷雾。第二,在研究中自主探索和设计了一套大空间内水雾粒度与浓度检测系统,研制了一套水雾采集装置,可以获得大空间多点位置的水雾粒度和浓度。整个检测系统主要包括无极调频风机、两相流喷嘴及其水气系统、水雾采集装置、水雾颗粒检测系统。经实验验证,在大空间区域内,距离喷雾区10m处水雾粒度为7.06μm。通过激光粒度分析仪检测单喷嘴喷雾的粒度为8.78 μm。结果显示,粒度分布曲线向粒径大的方向偏移约1μm,与喷嘴数量、检测位置、环境温湿度有关;粒径分布占比曲线与新的测量方法测量结果趋势符合很好。第三,经喷雾流场数值模拟计算,与应用研制的新检测方法系统,对不同风速下多点处的水雾粒度和浓度进行的检测实验,结果表明,随着压风气流速度的增加,在与喷雾气流的相互作用过程中,会延长水雾颗粒分布与喷雾区之间的距离;管道模型中的水雾颗粒粒度在中段区域会出现上升,具体是距离喷雾区20m至30 m区域;前段和后段区域的粒度较小;中后段区域有出现水雾颗粒断层现象。水雾粒度的总体趋势逐渐降低,颗粒浓度呈先下降后上升的趋势。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X701.2;X964
【部分图文】：

波形,圆射流,结构特征

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波形,圆射流,表面波形,表面波模

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波形,圆射流,表面波形,表面波模