气液两相流喷雾沉降呼吸性粉尘的实验研究

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1、学校代码10530学号201510131329分类号TD714密级硕士学位论文气液两相流喷雾沉降呼吸性粉尘的实验研究学位申请人张志强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科学与工程研究方向新能源材料与器件二零一八年六月ExperimentofGas-liquidTwoPhaseFlowSprayonRespirabledustDepositionCandidateZhiqiangZhangSupervisorsAcademicianXiaopingOuyangCollegeSchoolofMaterialsScienceandEngineeringPr

2、ogramMaterialsScienceandEngineeringSpecializationNewEnergyMaterialsandDevicesDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,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

3、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：年月日导师签名：日期：年月日摘要呼吸性粉尘具有粒径小，分散度高，相对比表面积大，吸附能力强等特点，是有毒有害元素的主要载体。长期处于高浓度粉尘环境，人体呼吸系统器官极易受到损伤。工业性粉尘危害人体健康的同时，还会引发燃烧和

4、爆炸，造成严重的人员伤亡。防治呼吸性粉尘颗粒物成为环境保护及安全生产工作中的重点。气液两相流喷雾技术是治理呼吸性粉尘的的有效手段，但其除尘效率有待进一步提高，通过优化气液两相流喷雾除尘的工艺参数，在低能耗条件下实现高除尘效率，为气液两相流喷雾技术扩大实践应用提供理论科学指导。本文通过在自行搭建的气液两相流喷雾除尘实验通道内进行不同喷雾工艺及粉尘工艺参数下的喷雾除尘实验，得到了除尘效率与影响因素的关系，并在此基础上对喷雾沉降雾霾环境中的PM10固体颗粒物作了应用研究。本文首先测定分析了气液两相流喷嘴的雾化特性，研究发现喷嘴供气压为0.3MPa时，成雾液滴分散度最高，液滴粒径

5、最小，Dv(90)为10.29μm；供气压大于或小于0.3MPa时，成雾液滴分散度低，液滴粒径Dv(90)分布范围为15~50μm。优化气液两相流喷嘴的成雾液滴粒径为下一步研究喷雾除尘效率与液滴粒径关系提供了理论依据与参考。通过实验研究了气液两相流喷雾的除尘效率与液滴的粒径和喷雾量的关系。液滴粒径为10μm时，气液两相流喷雾除尘效率最高，达到89.60%；气液两相流喷雾除尘效率随喷雾量的增加先增大后保持不变。系统的喷雾量为168kg/h时，气液两相流喷雾除尘效率达到90%。利用实验研究了呼吸性粉尘的种类和浓度对气液两相流喷雾的除尘效率的影响。呼吸性粉尘浓度为50mg/m3

6、时，自沉降效率高达87.10%；呼吸性粉尘浓度为18.33mg/m3时，自沉降效率在9.09%~18.18%之间。除尘效率随着初始呼吸性粉尘浓度的增加而增大，初始呼吸性粉尘浓度为20mg/m3时，除尘效率最高达到90%。气液两相流喷雾对二氧化硅、石墨和粉煤灰呼吸性粉尘的除尘效率分别为77.09%、65.88%和67.67%。针对雾霾环境中的PM10颗粒物，设计气液两相流喷雾系统并进行实验。结果表明密闭环境中PM10颗粒物沉降率最高可达80.0%；PM10沉降效率随雾霾浓度的增加而增大，PM10浓度为485μg/m3时，沉降效率达到88.2%；气液两相流喷雾系统气压为0.3

7、MPa，水压为0.2MPa时，PM10平均沉降效率最大可达71.3%。关键词：气液两相流喷雾；呼吸性粉尘；沉降；除尘效率；降霾IAbstractAlotofindustrialdusthadbeenproducedfrommachining,metallurgicalforging,ironoreminingandcoalmining.Respirabledustisthemaincarrierofpoisonousandharmfulelementsandhydrocarboncompoundsbecauseofthepro