大空间流场超细水雾粒度和浓度的多点检测技术研究

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1、学校代码10530学号201510131345分类号TD714密级硕士学位论文大空间流场超细水雾粒度和浓度的多点检测技术研究学位申请人卢薇指导教师欧阳晓平院士学院名称材料科学与工程学院学科专业材料工程研究方向新能源材料与器件二○一八年六月ThemultipointmeasuringtechnologyresearchofsuperfinewatermistinlargefluidspaceCandidateWeiLuSupervisorAcademicianXiaopingOuYangColle

2、geSchoolofMaterialsScienceandEngineeringProgramNewEnergyMaterialsandDevicesSpecializationMaterialsEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任

3、何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年

4、月日导师签名：日期：年月日摘要环境治理、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

5、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200μm至300μ

6、m，耗水量为100kg/h左右；两相流喷雾粒度在10μm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

7、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8.78μm。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

8、区20m至30m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。关键词：喷雾；呼吸性粉尘；粒度；浓度；数值模拟IAbstractSprayingiswidelyusedinenvironmentalprotection,industrialandminingdustremoval,andotherfields.Basedontheadsorptionandcollisionmechanismofultrafinewate