湿式除尘与气水雾化机理研究

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1、湿式除尘与气水雾化机理研究摘要粉尘浓度是影响煤矿通风质量和通风安全的重要因素，喷雾降尘是降低粉尘浓度的有效方法。本文综合考虑湿式除尘多种机理的综合作用推导出改进的喷雾液滴群捕尘效率计算模型，并通过对气水雾化的机理研究得到气水喷嘴雾化效果的影响因素，对评价湿式除尘效果和设计新型气水喷嘴具有指导意义。关键词粉尘浓度湿式除尘机理气水雾化中图分类号：TD714.42文献标识码：AStudyonWetDustRemovalandAir-waterAtomizationMechanismsSUBaozhong,ZHANGChaox

2、uan(PingdingshanTianancoalLimitedbyShareLtdNo.5CoalMine,Pingdingshan,He，nan467100)AbstractDustconcentrationisanimportantfactorwhichaffectsthesafetyofcoalmineventilationqualityandsafety,andspraydust-settlingisoneoftheeffectivemethodstoreducedustconcentration.This

3、paperconsiderscomprehensivelykindsofwetdustremovalmechanismstodeducethemodifiedcalculationmodelofthespraydropletgroupcollectingefficiencyandair-wateratomizationisresearchedtogettheinfluencingfactorofatomizationeffectofairatomizingnozzle.Thestudyhasaguidingsignif

4、icaneewhenevaluatetheefficiencyofwetdustremovalanddesignnewkindofGas-waternozzle.Keywordsdustconcentration；wetdustremoval；mechanisms；air-wateratomization0引言煤矿井下风流中粉尘浓度是影响通风质量和通风安全的重要因素。喷雾降尘是降低井下风流中粉尘浓度的重要方法，研究湿式除尘与气水雾化机理对于评价井下湿式降尘效果和研究新型气水喷嘴有着重要的意义。国内外学者对于湿式除尘机理

5、做了大量研究，但是并没有全面考虑惯性、重力、截留、静电、扩散沉降等因素对喷雾液滴捕尘效率的影响。本文综合考虑各种因素推导出改进的捕尘效率计算模型。气水喷嘴是湿式除尘机械设备的关键部分，本文研究气水雾化机理得出影响气水喷嘴雾化效果的重要因素。改进的捕尘效率计算模型和影响气水喷嘴雾化效果的因素对于评价湿式降尘效果、设计气水喷嘴有着重要的指导作用。1湿式除尘机理研究1-惯性碰撞捕集；2-截留捕集；3-布朗扩散捕集；4-重力捕集；5-静电捕集。图1湿式除尘机理示意图湿式除尘中，气流中的粉尘主要靠液滴来捕集。水与含尘气流的接触方

6、式大致有水滴、水膜和气泡三种方式。湿式除尘涉及多种机理的联合作用，根据不同粒径粉尘在流体中运动的特征，湿式除尘机理涉及惯性、重力、截留、扩散沉降等，这些机理的捕集过程如图1所示。1.1单一液滴捕集效率1.1.1惯性碰撞捕集粒径较大的尘粒在运动中与液滴碰撞，惯性碰撞捕集效率与尘粒与液滴的相对速度、尘粒的直径、密度和液滴的性质有关。由Wong和Johnstone提出的孤立液滴捕集效率与实验较吻合：=(1)式中：——孤立液滴惯性碰撞捕集效率；——库宁汉滑动修正系数；尘粒直径，m；尘粒密度，kg/m3；孤立液滴惯性碰撞捕集效率

7、；——无因次惯性参数，称斯托克斯数；液滴定性尺寸，m,对于球形液滴为其直径；——气体动力粘度，Pa・s,标准状态下空气动力粘度为1.8g5Pa•So1.1.2重力捕集含尘气流在运动时，粒径和密度大的尘粒可能因重力作用自然沉降下来被液滴捕集。重力作用取决于尘粒的大小，密度和气体流速。只有尘粒较大、密度大、空气流速小时重力作用才比较明显，其捕集效率通常用无因次沉降参数表不:二二(2)式中：孤立液滴重力效应捕集效率；重力加速度，m/s2；气体运动粘度，m2/s；气体流速，m/so1.1.3截留捕集当尘粒随气流直接向液滴运动时

8、，若尘粒与液滴的距离在dp/2以内，该尘粒将被液滴吸引并捕集。分析截留作用机理时假定尘粒只有一定尺寸而无质量，表征截留作用的是无量纲截留参数：=(3)尘粒很小时，截留捕集效率增高，势流中球形液滴捕集效率可用式(4)计算：=〜3(对于粘性流，有：=+(5)式中：一一孤立液滴截留捕集效率。1.1.4布朗扩散捕集微细尘粒随气流运动时，由