基于ANSYS的噴霧器噴嘴流場仿真研究【含有限元】【說明書+CAD+PROE】,含有限元,說明書+CAD+PROE,基于ANSYS的噴霧器噴嘴流場仿真研究【含有限元】【說明書+CAD+PROE】,基于,ansys,噴霧器,噴嘴,仿真,研究,鉆研,有限元,說明書,仿單,cad,proe 江蘇大學(xué) 碩士學(xué)位論文 自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧降塵技術(shù)的研究 姓名：葛志林 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：安全技術(shù)及工程 指導(dǎo)教師：馬中飛 20070601 江蘇大學(xué)碩士擘位論文 摘 要 多年來，由于作業(yè)環(huán)境不良和粉塵危害嚴(yán)重，塵肺每年給國家造 成高達(dá)近百億元的直接經(jīng)濟(jì)損失。我國的塵肺危害無論在患病人數(shù)、 發(fā)病率，還是增長幅度都居世界首位。雖然目前通過對產(chǎn)塵機(jī)理的研 究以及降塵技術(shù)的推廣對粉塵的防治起到了一定的作用，但粉塵的 根本問題未得到解決，因此，在采用現(xiàn)有技術(shù)的同時(shí)，還必須不斷研 究新的降塵技術(shù)，做好降塵工作是關(guān)系到改善環(huán)境、保護(hù)人民生命安 全與健康、文明生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本、順利發(fā)展生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工作， 具有十分重要的意義。 本文采用理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的辦法。首先是對噴霧器的霧化機(jī) 理，兩相流流體力學(xué)理論、霧化模型、設(shè)計(jì)依據(jù)、捕塵機(jī)理、影響降 塵效率的因素進(jìn)行了研究。 其次本文在前人研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用射流泵和文丘里管的基本理 論，設(shè)計(jì)了幾種內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?系統(tǒng)地研究了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)對其噴霧器有效射程、噴射角、SMD(索 達(dá)爾直徑)、吸風(fēng)量的影響，在噴水量相同的情況下，覆蓋范圍、有 效射程、噴射角、SMD、吸風(fēng)量達(dá)到最優(yōu)。 然后對噴霧器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。由正交表正交試驗(yàn)，我們 得出在噴水量相同的情況下，當(dāng)壓力為13MPa、喉嘴距48mm、擴(kuò)散 角30。時(shí)，噴霧器的有效射程、噴射角、SMD和吸風(fēng)量達(dá)到最優(yōu)。 4搏天罕壩士罕伍館又 通過壓力流量特性、霧化特性試驗(yàn)的擬合、作業(yè)現(xiàn)場測量得到了噴霧 器的特性參數(shù)。 通過出口斷面風(fēng)速分布，噴霧器降塵總效率和分級效率實(shí)驗(yàn)，性 能比較試驗(yàn)將自吸式與常規(guī)噴嘴噴霧器進(jìn)行了對比。自吸式噴霧器比 常規(guī)噴嘴的出口風(fēng)速分布要均勻。自吸式與常規(guī)噴嘴總粉塵的降塵效 率差不多，但是對于呼吸性粉塵，自吸式噴霧器降塵效果要好。自吸 式噴霧器在和常規(guī)噴嘴在水壓一定的情況下，噴射角和有效射程相差 不大，但SMD值下降很多。本課題研究具有一定的價(jià)值。 最后用fluent軟件對常規(guī)噴嘴、自吸空氣式霧化噴霧器的流場分 布進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出在同一位置處自吸式的截面平均SMD值比 常規(guī)噴嘴小，同一截面上，自吸式流量密度分布要比常規(guī)噴嘴均勻。 關(guān)鍵詞：自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器，fuent軟件，正交試驗(yàn)，SMD，降 塵效率 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 BSTRCT For many years，the work environment are not good and the dust harm has been serious in our countryAnd every year the country have as much as 1 0 million Yuan direct economic losses because ofpneumocons isOur countryS pneumoconiosis harms are not only its sick the population，the disease incidence rate，but also its growth scope which takes the first place of the worldAlthough exsiting research about dust production mechanism and promotion of dustsettling Technology have done some thing to prevent dust pollution,but dust pollution problem has not been resolvedSo while we are using exsiting technology，WO have to study new dust-settling technologyDustsettling work relates environment improvement，safety and the health of the people，the enlightened production，production cost reduction，and a smooth development productionThe work is extremely significant This article uses the means which unifies the theory and the experimentFirstly，we make research tO the sprayer atomization mechanism，two phasecurrents hydromechanics theory，the atomization model，the design basis，the dustsettling principle，and dust removal efficiency influence factor Secondly，in this article，on the basis ofthe past research，we used the basic theory of jet pump and venturitube to design several experiment 111 江蘇大學(xué)碩士擘住論文 models with different inside structure data，then we used the research method of orthogonal experimentation with the model to study the self-inhale air circumvolve atomization sprayerS structure parameters affect the effective range，jet angel，SMD(sauter mean diameter)and inhaled air quantityWe found the best structure parameters to have higher effective range,largerjet angle，lower SMD，inhaJed air quantity with the same hydraulic quantity Then we conducted the laboratory experiment to study sprayerThrou曲the orthogonal table experiment，we found that when hydraulic pressure is 1 3 MPa，the diffuse angle is 30。，and the distance of larynx mouth is 48ram，we got the best matching of the sell-inhale air atomization circumvolve sprayerS effective rangejet angle，inhaled air quantity and the effect of lower SMD with the same hydraulic quantity Through experiment of the pressure discharge characteristic，the atomization characteristic experiment，the atomization characteristics test fitting and the survey about atomizationfield work site，we obtained the sprayer characteristic parameters We made some contrast experimentation with normal sprayer and self-inhale air circumvolve atomization sprayer，for example，experiment about air velocity distribution with different sprayer outlet section， overall and and the stage dustsettling efficiency and performance contrastWe found that air velocity distribution of self-inhale air 江蘇大學(xué)碩士擘位論文 circumvolve atomization sprayer is evener than incere cone sprayer at s鋤nle sprayer outlet section；overall dustsettling efficiency of the tWO sprayer is similar，but breath dustsettling efficiency of self-inhale is betterAlso we found SMD of self-inhale value is lower，and its effective range，jet angle is more or lessthe research has its meaning At last，we use fluent software to do numerical simulation research about flow field distribution，mean SMD of the droplet at the same sprayer outlet section，and droplet velocity distribution of normal sprayer and self-inhale air circumvolve atomization sprayerWe found that mean SMD of self-inhale air circumvolve atomization sprayer is lower than normal sprayer at the sanqe sprayer outlet section；droplet velocity distribution with the same outlet section of self-inhale air circumvolve atomization sprayer is evener than incere cone sprayer KEYWORDS：self-inhale air circumvolve atomization sprayer，fluent soft-ware，orthogonal experimentation，SMD，dustsettling efficiency V 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的 指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引 用的內(nèi)容以外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表 或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和 集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明 的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名：葛忘永 日期：2007年6月鄉(xiāng)日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文 的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的 復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江蘇大 學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部內(nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù) 庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和 匯編本學(xué)位論文。 保密口，在 年解密后適用本授權(quán)書。 本學(xué)位論文屬于 不保密口。 學(xué)位論文作者簽名：藶名辭、 指導(dǎo)教師簽名：衛(wèi)心飛 呷年占月y日 2如7年月夕Et 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 11國內(nèi)外的研究狀況 第一章緒論 目前，濕式降塵最廣泛的是使用普通噴嘴進(jìn)行噴霧降塵，然而，由于水壓較 低，嚴(yán)重地影響噴霧降塵效果，這種方法的總粉塵降塵效率僅為5060，對呼 吸塵的降塵效率只有2030I。為提高降塵效果，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究了聲 波霧化噴霧、磁水噴霧、預(yù)荷電噴霧、泡沫除塵、高壓噴霧及壓氣噴霧等。 聲波霧化降塵技術(shù)，磁化水降塵技術(shù)，預(yù)荷電噴霧降塵技術(shù)，泡沫降塵技術(shù) 和高壓噴霧降塵技術(shù)等應(yīng)用于降塵，可使其作業(yè)處的總粉塵和呼吸性粉塵得到有 效沉降。 聲波霧化降塵技術(shù)是利用聲波凝聚、空氣霧化的原理，從提高塵粒與塵粒、 霧粒與塵粒的凝聚效率以及霧化程度來提高呼吸性粉塵的降塵效率。產(chǎn)生聲能的 聲波發(fā)生器是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。該項(xiàng)技術(shù)所研制的聲波霧化噴嘴具有普通壓氣霧 化噴嘴的特點(diǎn)，霧化效果好，耗水量低，霧粒密度大。同時(shí)，產(chǎn)生的高頻高能聲 波可以使已經(jīng)霧化的霧粒二次霧化、減小霧粒直徑，提高霧粒與塵粒的凝并效果。 然而，聲波霧化噴嘴產(chǎn)生的聲波頻率在可聽范圍內(nèi)，聲壓級高，嗓音較大，此外， 霧粒變小易受環(huán)境風(fēng)流影響，壽命也短。 磁化水降塵技術(shù)是改善的噴霧降塵法，是降低呼吸性粉塵的另一條技術(shù)途 徑。它是用物理的方法改變水的性質(zhì)，使水的霧化能力增大，是一種簡單有效的 方法。水是抗磁性物質(zhì)，當(dāng)對水施加一種外磁場時(shí)，水就要產(chǎn)生一個(gè)附加磁場， 其方向與外磁場方向相反，由于外磁場與分子力的相互作用，削弱了分子問的內(nèi) 聚力，改變了水分子的氫鍵聯(lián)系，迫使水的粘性下降從而改變水的表面張力12j， 同時(shí)水中存在的雜質(zhì)在流經(jīng)磁場時(shí)也要被磁化。其中含電解質(zhì)的離子磁化后產(chǎn)生 附加磁場的方向與外磁場方向相同，而非電解質(zhì)的分子產(chǎn)生的附加磁場的方向與 外磁場方向相反，這些磁力的相互作用最終促使水分子的內(nèi)聚力下降，粘滯力減 弱，改變了水的晶構(gòu)，水滴變細(xì)變小，從而不同程度地改變了水的基本結(jié)構(gòu)成為 磁化水。由于粘度、表面張力降低。吸附、溶解能力增強(qiáng)，致使霧化程度得到提 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 高，可以提高捕捉粉塵的機(jī)率。從實(shí)際降塵效果來看對總粉塵的降塵效率比清水 提高147，對呼吸性粉塵降塵率比清水提高14。 預(yù)荷電高效噴霧降塵技術(shù)：對現(xiàn)場粉塵狀況調(diào)查發(fā)現(xiàn)懸浮粉塵大多帶有電 荷，于是提出了如何利用這一現(xiàn)象來降低呼吸性粉塵的思路，如果讓水霧帶有極 性相反的電荷，就可以使霧粒和塵粒之間產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電引力，從而提高水霧對 粉塵的捕獲效果13】。為此開展了預(yù)荷電水霧降塵機(jī)理和實(shí)用技術(shù)的研究。基礎(chǔ)研 究的結(jié)果表明，荷電水霧具有對微細(xì)粉塵的靜電力吸引作用，其表面張力下降， 與之接觸的粉塵更易于附在水滴上，同時(shí)噴霧后粉塵表面濕潤，增強(qiáng)了親水性，粉 塵與水滴及粉塵之間更易于粘合到一起，液滴捕集到粉塵后凝聚成較大的顆粒并 沉降14】。荷電噴霧對呼吸粉塵的降塵效率是水霧荷質(zhì)比的提高而線性上升的，最 高達(dá)到757，實(shí)現(xiàn)這一日的的關(guān)鍵是能研制出耗水量小、霧化效果好，霧粒密 度大而且水霧能夠荷上足夠多的電荷的電介噴嘴。 泡沫除塵是一種新型的除塵技術(shù)，如美國，前蘇聯(lián)、西德及東歐等國家為提 高呼吸性粉塵的降塵效率，從七十年代起開始集中研究濕潤劑和泡沫除塵劑。泡 沫除塵劑是利用表面劑的特點(diǎn)，使泡沫劑和水一起按一定比例混合，通過發(fā)泡劑 產(chǎn)生大量高倍數(shù)泡沫噴灑到塵源或含塵空氣中，形成大量的泡沫粒子群，其總體 積和總面積很大，從而大大增加霧液與塵粒助接觸面和相互接觸，提高水霧的降 塵效果。 聲、磁、電降塵法的研究正不斷取得發(fā)展，但離推廣還有一段距離。 近年來，高壓噴霧降生技術(shù)已在國外的許多煤礦中使用，我國只有極少數(shù)礦 井開始使用，降塵效果也十分顯著。降塵率高的原因是水霧粒與塵粒的凝結(jié)效率 高。在低壓噴霧時(shí)，水霧粒是通過慣性碰撞，攔截捕塵，凝集，布朗擴(kuò)散的綜合 作用來降塵的，而采用高壓噴霧不但有低壓噴霧時(shí)的四種機(jī)理作用，還使水霧帶 有較高的正負(fù)電電荷，因而顯著提高了單顆水霧粒對微細(xì)粉塵的捕集效率，因此 顯著提高呼吸性和總塵的沉降率151。用高壓水流作為介質(zhì)，通過參數(shù)的調(diào)節(jié)，可 將其攜帶的高能量水用于水滴的破碎，從而得到優(yōu)良的霧化結(jié)果。 目前，在噴霧降塵基礎(chǔ)研究方面，霧滴參數(shù)如霧滴速度、密度、粒度對具有 不同尺度與運(yùn)動參數(shù)的降塵效果缺乏成熟的認(rèn)識。目前初步的共識是霧滴密度 大、霧滴直徑與粉塵粒徑相近、霧滴速度高時(shí)降塵效果顯著，然而我們目前尚沒 2 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 有大幅度提高霧化程度的裝置以獲得理想的呼吸性粉塵降塵效果。噴霧泵供水壓 力低是我們防塵中普遍存在的問題，噴霧泵出口水壓一般為55MPa，到達(dá)噴霧 點(diǎn)時(shí)水壓多數(shù)一般為12MPa，降塵效果受到很大的影響。盡管輸送高壓噴霧的 水會產(chǎn)生密封、安全等問題，但設(shè)法提高噴霧水壓是基本趨勢。 但現(xiàn)在關(guān)于自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器的研究，相關(guān)報(bào)導(dǎo)很少，有關(guān)引射流內(nèi)部 結(jié)構(gòu)(不同的喉嘴距、喉管長、擴(kuò)散角和水壓)對降塵效果的影響方面還沒有研究， 也未見相關(guān)報(bào)導(dǎo)。 12研究的目的和意義 多年來，由于作業(yè)環(huán)境不良和粉塵危害嚴(yán)重，塵肺每年給國家造成高達(dá)近 百億元的直接經(jīng)濟(jì)損失。我國的塵肺危害無論在患病人數(shù)、發(fā)病率，還是增長幅 度都居世界首位。在某些工礦企業(yè)中，粉塵超標(biāo)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，例如，有的水泥 廠粉塵超標(biāo)2000多倍f6】，煤炭行業(yè)，采煤工作面的粉塵濃度一直大大超過作業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響作業(yè)工人的健康，如采煤工作面在采煤截割時(shí)實(shí)測的原始粉塵濃 度高達(dá)50006000mgm3，最高可達(dá)800010000mgm3，嚴(yán)重污染著工作環(huán)境。 工人長期處于高濃度的粉塵作業(yè)場所，易患上職業(yè)塵肺病。據(jù)近兩年的不完全統(tǒng) 計(jì)，現(xiàn)有塵肺病人約17萬，死亡人數(shù)每年約2500人，新增塵肺病人約4500人， 每年國家用于該項(xiàng)的醫(yī)療等費(fèi)用高達(dá)35億元人民幣。另外粉塵濃度高，易引起 粉塵爆炸，在煤礦行業(yè)，煤塵爆炸事故發(fā)生多次，傷亡慘重，由此可見，粉塵嚴(yán) 重地威脅著工人的生命和安全，給國家的財(cái)產(chǎn)和煤礦的生產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。 工礦企業(yè)中的粉塵問題是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題，在人們?nèi)找孀非蟓h(huán)境質(zhì)量的 今天，人們對環(huán)保的要求越來越高了。雖然人們通過對產(chǎn)塵的機(jī)理的研究以及降 塵技術(shù)的推廣對粉塵的防治起到了一定的作用，但粉塵的問題根本未得到解決， 因此在生產(chǎn)的過程中把運(yùn)用新技術(shù)、新設(shè)備、新方法與生產(chǎn)管理水平聯(lián)系起來， 在采用現(xiàn)有技術(shù)的同時(shí)，還必須不斷研究新的降塵技術(shù)。做好降塵工作是關(guān)系到 改善環(huán)境、保護(hù)人民生命安全與健康、文明生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本、順利發(fā)展生產(chǎn) 的一項(xiàng)重要工作，具有十分重要的意義。 3 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 13本文的主要研究工作 本文先對自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器的理論研究，包括霧化機(jī)理，兩相流流體力 學(xué)理論、霧化模型、設(shè)計(jì)依據(jù)、捕塵機(jī)理、影響降塵效率的因素，以及噴霧器的 理論設(shè)計(jì)。噴霧器的設(shè)計(jì)參照射流泵和文丘里管的一些設(shè)計(jì)理論，收縮角采用射 流泵的設(shè)計(jì)參數(shù)，喉管長和直徑的比例采用文丘里的一些設(shè)計(jì)參數(shù)，喉嘴距和擴(kuò) 散角分別采用三個(gè)數(shù)據(jù)。 然后對噴霧器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，包括正交表實(shí)驗(yàn)、壓力流量特性的擬合、 霧化特性實(shí)驗(yàn)、噴霧場附近溫度，相對濕度及空氣密度的測量、出口斷面風(fēng)速分 布、噴霧器降塵總效率和分級效率實(shí)驗(yàn)性能比較試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用多指 標(biāo)正交試驗(yàn)表、一元線性回歸分析以及層次分析方法。 最后用fluent對常規(guī)噴嘴和自吸空氣式霧化噴霧器的各自不同截面處的 SMD值，液滴速度分布的進(jìn)行數(shù)值模擬研究。 4 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器理論研究 21自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器的霧化機(jī)理 自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器也稱為文丘里管噴霧器，其作用原理跟射流泵相似， 它利用有壓水做噴射流體作為吸氣動力的，其霧化原理隨具體的霧化器結(jié)構(gòu)(吸 氣通道擴(kuò)散管、喉管、入風(fēng)口漸縮管三個(gè)部分)的不同有一定的區(qū)別。按自吸式 噴霧器液氣兩相流動過程可以分為三個(gè)(見圖2-1)：液氣相對運(yùn)動，液滴運(yùn)動 以及氣泡沫流運(yùn)動段川，每個(gè)運(yùn)動過程對應(yīng)著不同的霧化機(jī)理。 211一次霧化機(jī)理 在液體射流與氣體相對運(yùn)動段，水在進(jìn)入喉管之前，由在中心位置的噴嘴高 速連續(xù)噴出，在噴嘴出口處由于射流邊晃層的紊動擴(kuò)散作用，與周圍被吸流體發(fā) 生動量交換，同時(shí)，水射流由于受外界擾動的影響，在離噴嘴不太遠(yuǎn)的一段距離 后，產(chǎn)生脈動和表面波，當(dāng)振幅大于射流半徑時(shí)，它被剪切分散形成液滴發(fā)生一 次霧化跚9】。 如將噴霧劃分為濃噴霧段和稀薄噴霧段，如圖22所示。在濃噴霧段中，存 一個(gè)沒有空氣卷入的連續(xù)的液核，即使射流速度非常高，液核部分還是存在的【10l。 液核的前進(jìn)速度恒等于射流初速。而液核的長度，亦稱“碎裂長度”，在噴射壓 力大于201HPa時(shí)，也還有約lO30mmllll。根據(jù)空氣動力干擾說，假定水的霧化 只發(fā)生在液一氣交界面上，霧化由不穩(wěn)定波幅增長和進(jìn)一步破碎過程所控制021。 Lamb用流體力學(xué)線性不穩(wěn)定性分析得出以下結(jié)果： 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 水 圖21自吸空氣式霧化噴霧器流態(tài) Fig 2-1 Fluid state ofself-inhale air drcumvolve atomization sprayer 液一氣分界面 波的振幅：A=4 圖2-2液體噴射形態(tài)113l Fig 2-2 Shape ofliquid Spouting 波的角頻率：w：ppoUf-u,+ck一三絲五： 2,oc,o 式中一一波的振幅，m ，一時(shí)間。， k一波數(shù)，k=2，r,J,，rn c一波數(shù)，c=(町。kip)05，坍 五一波長。m ，u一分別為空氣和水的速度，ms 島，p，一空氣和水的密度，kgm3 ，一液體的粘度，NSm2或者只05 6 (2-1) (2-2) 江蘇大擘碩士擘位論文 q一液體的表面張力，Nm W一波的角頻率，也 p一為常數(shù)，03 當(dāng)小擾動波得波長小于某一臨界值五時(shí)，w為負(fù)值t波幅迅速衰減；而當(dāng) A五時(shí)，w為正值，波幅迅速增大。以由下式給出n鍆： 撙石篇嚴(yán) 為一常數(shù)，其值約為031塒。 (2-3) 當(dāng)波長大子五時(shí)，波幅迅速增長而形成細(xì)長的駝峰，如圖2-3所示由于空 氣的剪切作用，駝峰繼而斷裂為直徑與波長為同一數(shù)量級的初始液滴?？闪畛跏?水滴直徑D=G彳，G由實(shí)驗(yàn)確定。 旦一二一 肉笈滴I|；圖2-3一次霧化機(jī)理簡圈4I Fig 2-3 Diagram ofthe first atomization filechanism XC - X 圈24與入的關(guān)系II Fi92-4 Relations beMeand入 取一系列的五五(i=l，2，3，)，由式(22)求得一系列的嵋。，與五有大 致如圖24所示的關(guān)系?？芍嬖谀骋粋€(gè)知，此時(shí)-最大。即存在某一特定波 長，波長接近該值時(shí)，波的波幅增長要快于遠(yuǎn)離該值的波。對應(yīng)地存在一特定的 初始粒徑，粒徑與該值接近的初始液滴越多，反之則少。液滴與氣流的相對速度 較高，上述特定波長值就越小，因而越容易形成小的液滴。因此，圖24代表了 噴霧中粒徑分布。 一次霧化后水滴的SMD近似按下式計(jì)算： 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 wI(e)SMD=等一=q (cj)2 ftl 212二次霧化機(jī)理 n(z)五3烈 n(五)五2d2 在液滴運(yùn)動段，被吸空氣流體進(jìn)入喉管以后，流速達(dá)到最高，氣壓降到最低， 在吸氣通道后部造成低壓區(qū)。這樣在負(fù)壓作用下，吸氣通道后端附近的空氣通過 入風(fēng)口漸縮段流到喉管部分，從而使得被卷吸進(jìn)來的空氣進(jìn)一步破碎水滴，并與 噴霧水滴混合在一起一起從擴(kuò)散管噴出，從而達(dá)到二次霧化。 在泡沫流運(yùn)動段，在擴(kuò)散管段，氣體被液滴粉碎成微小氣泡，液滴聚合為液 體，氣體則分散在液體中成為泡沫流，隨著通過擴(kuò)散管混合液的動能轉(zhuǎn)換為壓能， 壓力升高，氣體被進(jìn)一步壓縮。在噴霧器擴(kuò)散管出口處，高速的液氣泡沫流與周 圍靜止的空氣相碰撞，又進(jìn)行了一次霧化。 一次霧化后的水滴離開液一氣交界面時(shí)，具有與液核相同的速度，即等于初 速。一次霧化后的水滴是否繼續(xù)破碎，取決于其韋伯?dāng)?shù)We。若We大于某一臨界 韋伯?dāng)?shù)Wec，則水滴繼續(xù)破碎，否則不破碎。大水滴破碎成小水滴后，直徑減小， 速度變慢。小水滴是否繼續(xù)破碎，可用耽來判斷。引入表征粘性效應(yīng)的昂色格 (Ohnesorge)數(shù)on、韋伯?dāng)?shù)we、水滴完全破碎的時(shí)間T115】： On=qqr-萬：o-：oD, (25) We=島。皿Aus2盯， (26) 丁=珥萬n, (27) 式中口一某一初始液滴的直徑，Df=cl五=c1 012 6f疋，當(dāng)Df取成這 種形式時(shí)，有DI=126D，一。 巧一液滴的體積，杉=2v,一。 f一水滴的破碎時(shí)間，s y一空氣與水的密度之比，：魚 8 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 Au,一水滴D與空氣的相對速度，ms 盯，一液體的表面張力(冊) 臨界韋伯?dāng)?shù)耽c和完全破碎時(shí)間T由下式?jīng)Q定1 51： Wec=12(1+10770tI 61 (2-8) r=O45(i+120n塒1 (2-9) 液滴破碎后形成的小液滴的數(shù)目、大小和速度可能各不相同，要準(zhǔn)確描述很 困難的，采用“鏈?zhǔn)狡扑榉ā?，即一個(gè)液滴破碎時(shí)形成兩個(gè)大小和速度相同的液 滴，并由液滴開始破碎變形時(shí)的速度珥和從變形到破碎所經(jīng)歷的時(shí)間，計(jì)算出 破碎時(shí)刻的速度， 發(fā)生一級破碎以后，水滴的皿一。的速度由下式給出【16】： 再1一擊2q。 (2-lo) 式中珥一一次霧化后生成的水滴的Dj的初速，可取為液核速度 乞=93Wp；yoWq) (211) v口一空氣的運(yùn)動粘度，N,Sm2 t一為水滴的破碎時(shí)間，由式(27)、(29)可以得出，求得=o45(1+120,“)口麗，她。 (212) 一級破碎后的水滴的直徑口一。、速度“，一，都已知了，它是否發(fā)生二次破碎， 取決于韋伯?dāng)?shù)We是否大于該條件下的臨界韋伯?dāng)?shù)Wec，可再由(2-5)(2-9)來 判斷。如果發(fā)生了二級破碎，則二次破碎后的水滴的直徑 皿一2=三k126=口1262，體積一：=形一i2=I22，二級破碎后的速度札2由 式(2一10)決定。 9 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 現(xiàn)假設(shè)發(fā)生了n級破碎，則最后的液滴徑皿一。=D126“，體積。=巧2”， 則水滴的數(shù)量為口數(shù)量的2”倍。把它加進(jìn)一次霧化后的l_。的數(shù)量中去，就可 以得到二次霧化后B一。的總數(shù)量。而一次霧化后生成的液滴口已不復(fù)存在了。 對一次霧化后生成的每個(gè)液滴進(jìn)行上似的分析，最后求得二次霧化后的液滴 粒徑分布和GMD。 上述分析方法從大家比較認(rèn)同的液一氣界面上的表面波得不穩(wěn)定增加導(dǎo)致了 水霧化的理論出發(fā)，提出了一次霧化和二次霧化的假設(shè)，方法簡捷，有一定的啟 發(fā)的意義。不足之處是只考慮了液滴的分裂，沒有考慮水滴的聚合，也沒有考慮 蒸發(fā)，這是需要改進(jìn)的地方。 22兩相流體力學(xué)基本理論 221氣液兩相流模型基本參數(shù) 氣液兩相流在噴霧器內(nèi)的流型隨噴霧器安裝的形式(豎直，水平，斜向)不同 而不同，受含氣量變化的影響，同時(shí)受混合流體流速的影響?？傮w上將其分為如 下流型。I、泡狀流：氣相分散成無數(shù)小氣泡均勻地?fù)交煸谝合嘀辛鲃印?、團(tuán)狀 流(段塞流)：氣相流量增大，氣相泡沫聚合成大氣泡，形成液相與氣相的段塞狀。 3環(huán)狀流：液相以液膜形式在噴霧器內(nèi)壁流動，氣相和液滴在管中流動。4液滴 流：液相以液滴形式分散于氣相中流動。液氣兩相流動中還有以上兩種流型間的 轉(zhuǎn)變形態(tài)。例如：泡一團(tuán)狀流，團(tuán)一環(huán)狀流，液滴一環(huán)狀流等。 在數(shù)學(xué)模型中，氣液兩相流采用下列參數(shù)： ，：麟比x=壽 (213) 含氣率(孔隙比)：a一辜2ij三砸l (214) X pl “1 氣相平均流速：k=爭=口 (2-15) 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 液相平均流速：uQ，_ii，(1一口) 混合體平蹴如叫弋=學(xué) 滑移速度比：詹=蘭ut 2(-1-f_x*l蘭-。a-旦pga 體積流量比：2 gQ+gQ 5i豆1 x pl 其中，珞氣、液流速，ms g，q氣、液質(zhì)量流量，kgs 展，屆氣液相密度，kgm3 Q，g氣液相體積流量，m3s f，一總過流面積及氣相過流面積，m2 222兩相流模型 (216) (2-17) (218) (2-19) 根據(jù)一定假設(shè)做出不同模型對兩相流進(jìn)行簡化。假設(shè)不同，對實(shí)際流體流動 描述的側(cè)重點(diǎn)不同。 一般模型有均勻流模型：模型求解簡單，對于流速較高或兩相介質(zhì)均勻混 合的情況(如泡狀流)具有較好的計(jì)算精度，回避了兩相介質(zhì)之間的相互作用。 分離流模型：是一種比較完善的兩相流數(shù)學(xué)棋型：它對氣相和液相分別給出質(zhì)量， 動量和能量方程，并考慮氣液兩相間的動量，能量，質(zhì)量交換。漂移模型：主 要描述兩相之間的相對運(yùn)動，而不是描述每一相的運(yùn)動，整體上它具有均勻流模 型的特點(diǎn)。 各種一維模型的基本方程如下： (1)均勻流模型 液氣兩相視為具有平均物理特性的單相理想流體，不考慮兩相間的相對運(yùn) 動。 江蘇大學(xué)碩士擘位論支 混合后的連續(xù)方程：曇(島力+蘭(島乃)=o (220) 混合后的動量方程：言(成丘)+魯(成“23= 考一 一(2-21)-fgpfsin0 rS 2-21混合后的動量方程：蘭(成丘)+蘭(成“2 = 壬一 一擾 院 混合后的能量方程：誓一iow：形曇(+丟+毀)(2-22)0 盤 磁 2 Z 一 式中：以=呶+(1一a)p，p流體平均壓力，口管軸線與水平方向夾角，S管 壁面積，f邊壁切應(yīng)力，管斷面面積，w為功，礦質(zhì)量流率，垂直方向上 的坐標(biāo)，哆乏管道每單位長度的傳熱量，z沿管軸坐標(biāo)。 (2)分離流模型 兩相平行流動，由于存在相間速度差，列出了六個(gè)方程分別表示兩相的質(zhì)量、 動量及能量守恒關(guān)系。 連續(xù)方程： 曇(&夠廠)+曇&礎(chǔ)力=V (氣相) (2_23 曇(1一oOf+#Lot(1一a)uJ=-I丁 (液相) (224)o “ 式中F為相問質(zhì)量傳遞比，即單位長度，單位體積內(nèi)氣體產(chǎn)生率。 動量方程： 曇魄哆+毫魄哆，D=可老一g島盯豳口一堿一鍋+，(氣相)(2-25) 善脅(1一毋t刀+石坼叫2力=q一馥璧一g,qaffmO一弱+絹+I_耖(液相)(2-2fi) 式中，分別為界面剪力和周邊的面積，用區(qū)別氣相和液相。靠，最分 別為氣相與壁面的剪力和周邊面，q，S分別為液相與壁面的剪力和周長。 能量守恒方程：(以混合流體的形式寫ttl) 罷魄)，+月(1一砒專加毫唿緞舟(1一咖門=秘+礦 (2-27 式中：sN磐壁NN，g體積熱通量產(chǎn)生率，qw為管壁傳遞熱量，P為比能， 任一相的比能為咯=+圭坼2+gzsin口，矗為相應(yīng)焓a (3)漂移誦囂模犁 12 江蘇大學(xué)碩士擘位論文 其實(shí)質(zhì)是分離流動模型的種，它要去考慮速度及密度剖面分布的影響，用 參數(shù)反應(yīng)為co，它取決于徑恕含氣率分布與過流斷恧上的平均流率。 質(zhì)量守恒方程式： 詈【(1一口)島+。歿】+曇【(1一口)島畸+a豫k】=o(2-28) 動量守恒公式： 罟c枷+乏=_，老一硝如p一去長警咖z9)式中：竺型蘭學(xué)，表示平均流速。Yam=Us-Um,是氣相漂移速 度。由方程可以看出它與分離流相似，方程右邊說明動量的變化是由壓力分量， 管壁摩擦分量，重力分量引起的，同時(shí)附加氣相漂移分量的影響。 23噴霧器的捕塵機(jī)理 自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧物理過程表現(xiàn)為惰性凝結(jié)和靜電凝結(jié)(非惰性凝結(jié))。 (1)惰性凝結(jié) 惰性凝結(jié)主要的捕塵機(jī)理主要有以下幾種11露： 慣性碰撞：主要是捕集大于051聊的較粗的粉塵。反應(yīng)慣性碰撞特性 的是慣性系數(shù)p，它與水滴與粉塵的相對速度和水滴的直徑有關(guān)的。實(shí)驗(yàn)證明， 妒值越大，水滴與粉塵的碰撞概率越高，除塵效率也就越高的，增大速度，減小 水滴的直徑是有益的。 截獲：當(dāng)質(zhì)量與慣性均較大的塵粒隨氣流繞過水滴的時(shí)候，若其流線與水 滴的表面距離小于粉塵的半徑，塵粒就會被水滴截獲而粘附于水滴表面。 凝集：當(dāng)空氣中的濕度較高的時(shí)候，水氣往往以塵粒為核心凝集，加大了 塵粒的直徑和質(zhì)量，使其碰撞的概率增大，并且由于塵粒已被潤濕，即使是憎水 性塵粒，也可減少反彈，從而提高了除塵的機(jī)率。 擴(kuò)散：粉塵的粒徑小于02 um時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動起主要的作用。 上述惰性凝結(jié)降塵原理如圖2-5所示。 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 +流線()粉塵顆粒 截 水珠顆粒 西25精桂凝結(jié)降塵機(jī)理說明圖ll，l Fi925 Instructional diap，am ofinertia Congeals dust-settling mechanism (2)非惰性凝結(jié)(靜電凝結(jié)) 粉塵在產(chǎn)生和運(yùn)動過程中，由于摩擦、碰撞、電暈放電，接觸帶電等原因， 所以基本上都帶定的電荷而高壓噴霧的水霧粒由于水霧電荷效應(yīng)，某些霧粒自 然帶上了電，粉塵和霧粒帶電的本身就提高捕塵的系數(shù)，也就提高了降塵的效果。 霧粒和粉塵帶不周的電荷肘產(chǎn)生吸引力，這吸引力使兩微粒凝聚在一起，這 力的大小由電荷值，霧粒和粉塵粒度及它們的距離決定。這時(shí)粉塵的凝結(jié)沉降是 積極進(jìn)行的，其原因是由靜電力引起的所以稱為靜電凝結(jié)，也稱非惰性凝結(jié)，帶 電的粉塵粒比不帶電的粉塵粒容易被凝結(jié)。 24噴霧器霧化性能指標(biāo) 評價(jià)噴霧囂的性能的指標(biāo)主要有：霧化細(xì)度和粒度的均勻度指數(shù)，霧化角， 流量特性及流量密度等【181。 (1)霧化細(xì)度 霧化細(xì)度表示水滴顆粒大小的指標(biāo)，一般有平均直徑、最大直徑和中值直徑 等。平均直徑按平均方法的不同又有不同概念的平均值。 霧化細(xì)度表征方法 最常用的有索達(dá)爾直徑(SMD)和質(zhì)量中間直徑(MMD)。所謂質(zhì)量中間直徑 是假設(shè)直徑，即大于這一直徑的所有水滴的總質(zhì)量等于小于這一直徑的水滴總 質(zhì)量。歷謂索達(dá)爾平均直徑即體面積平均直徑。 14 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 蚴=獵 式中：碡一液滴群中某種液滴的直徑，冊 (2-30) 強(qiáng)一液滴群中直徑為Z的個(gè)數(shù) sMD計(jì)算方法 除了上面的一些方法還有以下的兩種計(jì)算方法： I、韋伯?dāng)?shù)法 從熱力學(xué)的角度分析。確定單個(gè)液滴穩(wěn)定性的最重要的參數(shù)是無量綱韋伯?dāng)?shù) (用We表示)【1911201，它由液滴和氣體的相對速度和氣體密度等參數(shù)確定，定義為： We=PoBq2，盯， I：。2-31) 式中：口一液滴的直徑，cm 口，一液體的表面張力，dyncm q一液氣的相對速度，ms成一氣體的密度，gcm3 水滴是否繼續(xù)破碎，取決于其韋伯?dāng)?shù)耽。若辟0大于某臨界韋伯?dāng)?shù)Wec， 則水滴繼續(xù)破碎，否則不破碎。根據(jù)臨界韋伯?dāng)?shù)可以計(jì)算單個(gè)液滴的大小。 2、努一塔法 液滴在空氣中霧化時(shí)，液滴的平均直徑廣泛用努基亞瑪一塔那薩公式進(jìn)行計(jì) 算12ll。 拈墅Au彥柳錚”5c摯”。 弘s2，、ip， 、叩f。 1 Qg 式中，Au一噴嘴處液滴與空氣的相對速度，ms辦一液體的密度，gcm3 町一液體的表面張力，dyncm 所一液體的粘性系數(shù)，dyn葛cm 紡，皺。分別為液體和氣體的體積流量，my。d液滴的直徑，所 (2)霧化粒度的均勻性 均勻性指數(shù)N表示霧化液滴群中不同液滴大小的接近程度。N值大，霧化均 勻性好：N值小，則霧化均勻性差，霧化粒度的表征方法如下： 15 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 根據(jù)羅辛一拉姆勒(RosinRamumber)分布表達(dá)式：R=lP7求出 ，d、 N=lnkc去咖爭 ss， 其中R一直徑小于Z的霧滴累計(jì)體積(質(zhì)量)比 d一是與霄相對應(yīng)的霧滴的直徑，m 孑一是霧滴的特征直徑，研 均勻度指數(shù) 努一塔給出的分布函數(shù)形式為吲： p(力=Ad”d一護(hù) (234) 式中，p(d)是液滴直徑在J和d+dd之間的概率 、b是標(biāo)準(zhǔn)化因子，m、n一般為整數(shù) 6：L 口d坩 (235) 彳=熹(fde-臚研1 (2-36) (3)霧化角 液體霧化錐邊界上兩根對應(yīng)的切線的夾角稱是霧化角，霧化角有所謂的出口 霧化角和條件霧化角之分，為出口霧化角，或是條件霧化角，如圖2-6 中所示。 圖26霧化角圖123J Fj薩一6 D；agr踟ofjet angel 16 江蘇大學(xué)項(xiàng)士學(xué)位論文 (4)流量密度分布 所謂流量密度分布特性(如圖27所示)是指在單位時(shí)聞內(nèi)，通過與液體噴 射方向相垂直的單位橫截面積上液體的質(zhì)量流量沿直徑方向的分布規(guī)律。分布較 好的液滴群能分散到整個(gè)降塵空間，并能在較小的空氣擾動下與空氣獲得充分的 混合。經(jīng)驗(yàn)表明：流量密度沿徑向呈對稱的雙蜂分布較佳，單位為壇，。 箍體 圖27流量密度分布示意圖叫1 Fj92-7 Schanatic diagram ofcurrenl capacity densi臼,distribution (5)流量特性 水壓和水量的關(guān)系，一般水量隨水壓的增大而增大，水壓對水量的影響非常 顯著。由后續(xù)做的實(shí)驗(yàn)表明：水量隨壓力變化的流量特性對提高降塵效率是很有 作用的。 (6)霧滴數(shù)密度 它是指單位采樣體積內(nèi)含有霧滴的數(shù)目，已知霧滴尺寸分布則可以計(jì)算出 液相濃度。 25影響噴霧器降塵效率的因素 (1)霧滴的直徑 霧滴粒徑大，水的分散性差，霧滴數(shù)量少，與粉塵碰撞、攔截的概率小，捕 塵效果差，但是霧滴粒徑過小，在空氣中的時(shí)間過短。還未與粉塵碰撞就可能氣 化(如30m霧滴在空氣中相對濕度80、溫度20時(shí)僅能存在71s)1251。一般 認(rèn)為，粉塵直徑越小，最宜液滴直徑也越小。有實(shí)驗(yàn)資料認(rèn)為，液滴直徑為粉塵 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 直徑的50150倍為宜：也有研究表明，液滴粒徑在10200pm范圍內(nèi)降塵效 果較好，最佳降塵粒徑為40509m126。 其中影響霧滴大小的因素主要有l(wèi)、水的表面張力：氣液表面張力越小，由 于表面張力對液滴的穩(wěn)定作用就越弱，噴霧形成的液滴就越小。2、液相對速度 的影響：在噴嘴處氣體和液體的相對速度嚴(yán)重影響噴霧效率。氣液相對速度越大， 液滴越小，較大的氣液相對速度將對液滴產(chǎn)生較大的破碎力，從而使液滴變得更 小。3、液體粘度的影響：液體粘度增加，霧滴尺寸變大。這是因?yàn)檎扯葘σ旱?有穩(wěn)定作用，液滴尺寸變大，不利于霧化，粘度越小，阻尼越小，擾動波增長越 快，越不穩(wěn)定，產(chǎn)生的液滴也就越小。4、液體與氣體相對流量的影響：實(shí)驗(yàn)表 明：氣流中液體體積百分?jǐn)?shù)加大，液滴尺寸迅速增大。 此外，增加氣體的密度和減少噴孔直徑和液體的密度都有利于減小液滴的直 徑的，增加了氣體的密度可以使兩相之間的相互作用加強(qiáng)，有利于霧化。 (2)霧化粒度及流量密度的均勻性 不論用哪類平均直徑表示霧化細(xì)度，都僅僅是用假想尺寸均一的拉子群代替 實(shí)際的霧化粒子群，但霧化后實(shí)際液滴粒子群中水滴尺寸大小相差懸殊，有時(shí)達(dá) 10倍左右，反分布很不均勻，因此常用均勻性指數(shù)N表示霧化液滴群中不同液 滴大小的接近程度。N值大，霧化均勻性好，噴霧效果越好：N值小，則霧化均勻 性差，噴霧效果越差。瑞典國家研究局芬蘭Marioffoy公司和挪威火災(zāi)研究實(shí)驗(yàn) 室開展了一系列的測試工作表明了流量密度分布越均勻，分布較好的液滴群能分 散到整個(gè)降塵空間卿f堋，并能在較小的空氣擾動下與空氣獲得充分的混合，降 塵效果越好。 (3)噴霧作用范圍 噴霧作用范圍是指噴出的噴霧體所占的空間，如圖2-8所示。它分別用霧體 作用長度、有效射程和擴(kuò)散角表示，擴(kuò)散角有時(shí)也稱條件霧化角網(wǎng)。霧體作用長 度、有效射程和擴(kuò)散角越大，噴霧的作用范圍越大，降塵效果越大，降塵效果越 好。 霧體的作用范圍見圖28： 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 B一有效射程；(L+B)一霧體作用長度；d一擴(kuò)散角 圖28霧體的作用范圍l州 Beffective range；(L+B)_effectivelengthofFogbody；ajet angel Fig 2-8 Sphere ofagtion ofFog body (4)粉塵與液體捕集體的相對速度 其相對速度越大，沖擊能量越大，碰撞、凝聚效率就越高，同時(shí)，有利于克 服液體表面張力而被濕潤捕獲。 (5)水射流壓力對增大除塵效率是有效的13I】 較高的壓力可使射流破碎成較多、較均勻的霧滴。能使流量增大，霧化后單 位體積的空氣中的絕對含氣量增大，提高了霧滴本身的速度，周圍含塵氣流也會 被卷入霧流形成復(fù)雜的端流運(yùn)動，兩者增大了霧滴和粉塵顆粒之問的相對的速度 和它們之問的碰撞的幾率，同一位置霧滴運(yùn)動速度、單位體積的霧滴數(shù)量越大， 霧體作用長度、有效射程和擴(kuò)散角越大，噴霧質(zhì)量好。此外，較高的壓力可使霧 滴帶電荷數(shù)量增長，尤其是帶負(fù)電荷的霧滴的數(shù)量隨壓力增大而增多。 (6)噴嘴的形式 目前用于降塵的噴霧器的形式較多，產(chǎn)生的霧體的作用長度、有效射程和擴(kuò) 散角不同，其霧滴粒徑、霧滴數(shù)密度及霧滴分布也不一樣，降塵效果不同。 (7)耗水量 單位體積的含塵空氣耗水量越大，在液滴粒徑相同的情況下，液滴數(shù)量就多，接 觸塵粒機(jī)會越多，產(chǎn)生碰撞、截留、擴(kuò)散及凝聚效率越高，降塵效率也越高。 (8)其他 噴霧器的安裝位置132】 壓力水從噴孔噴出后，隨著噴孔距離的增加，霧滴速度、單位體積的霧滴數(shù) 量及霧滴分布呈衰減的態(tài)勢，距離越遠(yuǎn)，霧滴越散，霧滴的運(yùn)動速度和單位體積 的霧滴數(shù)量越少，降塵效果越差，但霧體距噴霧出口太近，噴霧作用范圍小，霧 19 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 體作用范圍小，因此，噴霧器與產(chǎn)塵距離應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際確定。一般來說，直接 噴f句產(chǎn)塵點(diǎn)的噴霧降塵的合理距離是1525m。 液滴黏度及粉塵密度 液體的黏度越大，液體越不易產(chǎn)生細(xì)小顆粒液滴，降塵效果也越差，粉塵密 度越大，產(chǎn)生碰撞機(jī)率也越高，粉塵越容易沉降，降塵效率高。 水質(zhì) 水質(zhì)主要是指水中的懸浮物含量、懸浮物粒徑和pH值。水質(zhì)差，懸浮物含 量多，懸浮物粒徑大，容易造成噴嘴阻塞，降低噴霧作用范圍與直徑；PH值太 大或者太小將影響作業(yè)環(huán)境、腐蝕噴嘴。因此，在正常的作業(yè)條件下，懸浮物的 含量不得超過150mgL，懸浮物粒徑不得超過03m，pH值應(yīng)在69之間，否則， 應(yīng)迸行相關(guān)水處理，如安裝過濾裝置、沉淀池等。 不同射流形式 脈沖射流與連續(xù)恒壓射流相比，僅管在相同的壓力下(脈沖射流指其峰值壓 力)距噴嘴相同距離處射流的平均速度差剮不大，但是由于脈沖射流形成的霧滴 的粒徑比恒壓連續(xù)射流小、霧滴數(shù)量多，除塵效果得到了很大的改善。 粉塵的濕潤性 濕潤性較好的粉塵，親水粒子很容易通過液體捕集體，碰撞、截留、擴(kuò)散效 率高，濕潤性差的粉塵與水接觸時(shí)，能產(chǎn)生反彈形象，顯然其碰撞、擴(kuò)散效率低、 降塵效果低。濕潤劑中的親水基團(tuán)伸入水中，憎水基團(tuán)伸向空氣中與粉塵接觸， 改善了水與粉塵之間的濕潤性，提高了除塵效率，與清水相比，一般可提高36 40，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 26本章小結(jié) 本章首先介紹了自吸空氣式霧化噴霧器的二次霧化機(jī)理，從霧化機(jī)理出發(fā)闡 述了自吸式噴霧器所具有的優(yōu)點(diǎn)。其次介紹了自吸式噴霧器相關(guān)的兩相流體力學(xué) 理論，給出了水和空氣兩相流模型中要到的基本參數(shù)，給出了一般的兩相流模型： 均勻流模型、分離流模型、漂移模型要用到的基本方程。最后對噴霧器的捕塵機(jī) 理、評價(jià)噴霧器噴嘴的性能的指標(biāo)、影響噴霧器降塵效率的因素做了分析，為自 吸式噴霧器的降塵理論提供了依據(jù)。 江蘇大季項(xiàng)士學(xué)位論文 第三章 自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧實(shí)驗(yàn)研究 3。1實(shí)驗(yàn)用噴霧器設(shè)計(jì) 31T噴霧器主體設(shè)計(jì) 噴霧器主體由噴嘴、喉管入口段(漸縮管)、喉管、擴(kuò)散管及吸入室等部件組 成(見圖3一1)，在安裝時(shí)要保證噴嘴、喉管和擴(kuò)散管的同心度。其主要部件結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)如下：噴嘴的選用見313節(jié)，它是將液體的動能轉(zhuǎn)化成動能。喉管進(jìn) 口段按射流泵設(shè)計(jì)：作用是使氣體平順進(jìn)入喉管，收縮半角13=15。30。 喉管長：工作流體與放吸流體的傳能與混合過程主要是在喉管內(nèi)進(jìn)行的，根據(jù)有 關(guān)的資料當(dāng)t=(051O)d1時(shí)，噴霧器的吸風(fēng)量較大。喉管長直接影響到噴霧器 降塵效率的高低。喉管采用圓柱形或圓錐形。擴(kuò)散管：將噴霧器喉管出口處的 動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?，一般采用均勻擴(kuò)散角d=309、456和60。吸入室設(shè)計(jì)參 照射流泵：設(shè)計(jì)成圓筒狀。 蛾嚷營擴(kuò)散管 被燃 431 渡氣射流泵結(jié)構(gòu)示意圖n Fig 3一l Structure schematic diagram of fluid-gasjet pump 312集風(fēng)器設(shè)計(jì) 在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，廣泛采用集風(fēng)器測定風(fēng)管的流量。與畢托管測速原理不 一樣，它是根據(jù)靜壓降數(shù)值與流量成正比的原理，測量流速和速度的。集風(fēng)器分 為兩種，一種是弧形集風(fēng)器還有種錐形集風(fēng)器，這里我們采用了45。的錐形集 風(fēng)器淵。集風(fēng)囂制作要求嚴(yán)格，加工尺寸和形狀按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 ， 。f I夕 I L1 L己 圖3-2錐形集風(fēng)器的結(jié)構(gòu)尺寸圖 Fig 3-2 Structure dimension diagram ofCone-shape wind collection 設(shè)計(jì)公式如下： 上1=D，上2=D，n=45。 (31) 其中：D集風(fēng)器吸入室直徑，nm 厶集氣口的長度，柵 厶一靜壓管離吸入室入口斷面的距離，咖 。一集氣日的收縮角， 313液體工質(zhì)噴嘴的選擇 霧化噴嘴性能的好壞，直接影響到噴霧器的降塵效率。在一定降塵效率前提 下，裝置霧化性能好的噴嘴，能大幅度地降低文丘里管噴霧器的阻力，也可以降 低液氣比。在一定耗水量前提下，采用霧化性能好的噴嘴，可以提高降塵效率。 液體工質(zhì)的噴嘴按照其工作原理可以分為機(jī)械霧化、介質(zhì)霧化、超聲波霧化、 靜電霧化。機(jī)械霧化可分為壓力式和旋轉(zhuǎn)式。壓力式又分為直射式、簡單壓力式 (單路離心噴嘴)、雙路壓力式(雙路離心式)、變面積壓力式、回油式。旋轉(zhuǎn)式又 分為轉(zhuǎn)杯式、轉(zhuǎn)盤式、甩油盤式。介質(zhì)霧化式可分為低壓空氣式、中壓空氣式、 高壓空氣式、蒸汽式以及機(jī)械一空氣(蒸汽)組合式。 按照水流形式可分為直流噴嘴和旋轉(zhuǎn)噴嘴。直流噴嘴內(nèi)外沒有使水流旋轉(zhuǎn)的 部件，壓力水直接通過噴嘴噴出，旋轉(zhuǎn)噴嘴則有。 按噴霧體形狀分，噴霧器又可分為線束型噴嘴、空心錐體噴嘴、實(shí)心錐體暖 嘴、扇型噴嘴。 噴霧降塵除塵所用的噴嘴主要有以下幾種： 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 離心式噴嘴。這類噴嘴是利用水流在噴嘴內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在離心力作用下 將水由噴嘴口甩出形成水霧。根據(jù)水流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的形成方式不同，又可分為以下 幾種： a、切向入口離心式噴嘴。噴嘴外殼為蝸牛殼狀，水從與噴射方向成垂直的 切線接入，靠外充的螺旋形將水流的直線運(yùn)動改變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，在離心力作用下， 把水分散成細(xì)滴。常用形式有角形噴嘴、螺旋型噴嘴等。 b、軸向入口噴嘴。水流由軸向進(jìn)人噴嘴，軸向入口噴嘴又可分軸向內(nèi)旋轉(zhuǎn)， 軸肉外旋轉(zhuǎn)兩種唼嘴，軸向內(nèi)旋轉(zhuǎn)噴嘴是受噴孔內(nèi)裝螺旋形、渦輪型、X型等導(dǎo) 水芯使得水的直線運(yùn)動變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；軸向外旋轉(zhuǎn)噴嘴是在噴孔外增加外螺旋設(shè) 施使得壓力水旋轉(zhuǎn)，壓力水從噴孔噴出后，沿著外螺旋葉片運(yùn)動，從而使得噴霧 水旋轉(zhuǎn)。常用形式有碗形噴嘴、武安一4型噴嘴。 氣體霧化型噴嘴。借助壓縮空氣、蒸汽等的引射，將水帶出霧化。它的工作 原理是利用高速氣流對于液膜產(chǎn)生分裂作用而把液滴拉成細(xì)霧。氣體霧化型噴嘴 分內(nèi)混合和外混合兩種。 除了用噴霧霧化水滴外，在濕式除塵器中也采用單純的機(jī)械霧化方法，常見 的是將水射向高速旋轉(zhuǎn)的圓盤，水從圓盤上甩出時(shí)形成大量水霧。 為了獲得最小的霧滴直徑，本自吸式噴霧器選擇了切向入口離心式噴嘴，可 以在相同的水壓下獲得更小的液滴粒徑。 314嚷霧器組成 噴霧器組成由噴霧器主體和集風(fēng)器組成，如圖33所示。噴霧器的主體由噴 嘴、喉管、吸入室、擴(kuò)散管、固定支架組成，其中集風(fēng)器的作用是為了實(shí)驗(yàn)中測 量吸風(fēng)量的需要，固定支架作用是使噴嘴能夠被定位。 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文一一 卜集風(fēng)器2一靜壓管3-噴嘴4一吸入室5-喉管6一固定支架7一法蘭s一擴(kuò)散管 圖33 自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器結(jié)構(gòu)示意圖 1-wind collection 2一Static pressure tube 3一Nozz3e 4-Suction chamber 5一Throat 6Fixed support 7一Flange 8-Proliferation tube Fj933 Structure schematic diagram ofself-inhale air circumvolvv atomization spI可el 31，5噴霧器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 考慮不應(yīng)使自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器的體積過大，參考前人所推薦的數(shù)據(jù)及本 文研究的需要，確定實(shí)驗(yàn)用的自吸空氣式旋轉(zhuǎn)噴霧器如圖3-4所示