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    干霧抑塵噴嘴霧化粒徑與氣壓的關系

    2021-07-21 09:45:21
    作者:普萊格
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    粒徑在 10 μm 以下的可吸入粉塵是噴霧降塵中的難題,需要 10 μm 以下的水霧顆粒來迫其沉降。在噴霧除塵中引入了液氣兩相噴嘴,在對其結構參數分析后,以空氣、水為工質,使用 Malvern 粒度儀進行霧化粒徑大小與氣壓關系的實驗,實驗結果表明: 在一定范圍內干霧抑塵噴嘴的霧化粒徑與氣壓成反比;在氣壓達到一定值時噴嘴的霧化粒徑可達 10 μm 以下。

    據云物理學核凝聚理論,由于水滴的表面張力,極細小的粉塵只有當水滴很小或加入化學制劑( 如表面活性劑) 才會聚結成團。如果水霧顆粒直徑遠大于粉塵顆粒,那么粉塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運動,水霧顆粒與粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有接觸,而達不到抑塵作用; 如果水霧顆粒和粉塵顆粒大小接近,粉塵顆粒隨氣流運動時與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結在一起。水霧顆粒越小,聚結的可能性越大,隨著聚結的粉塵團變大加重,從而很容易降落。水霧對粉塵的“降塵”作用就這樣形成了。所以如何使水霧粒徑達到 10 μm 以下是治理 10 μm 以下粉塵的關鍵性問題。傳統的濕式除塵,常用的是壓力式噴嘴,但由于噴嘴霧化性能的限制,存在耗水量大、除塵效率低等不可避免的缺點。因此,需要優化噴嘴的結構以追求噴嘴高質量的霧化性能和噴霧品質。研究氣壓與霧化粒徑的關系對設計干霧抑塵噴嘴的結構具有理論和實際意義。

    1 雙流體噴嘴結構設計

    1.1 霧化機理

    為檢驗氣壓對霧化粒徑的影響,此結構的霧化原理如圖 1 所示,實驗設計的噴嘴結構如圖 2 所示。

    干霧抑塵噴嘴霧化粒徑與氣壓的關系

    圖 1 霧化機理圖

    干霧抑塵噴嘴霧化粒徑與氣壓的關系

    圖 2 噴霧示意圖

    其霧化機理是: 噴霧時,氣體由氣體入口進入氣體腔,由液體入口進入液體腔,在混合腔內,氣液混合,液體被部分破碎。當氣液兩相流從環形噴嘴口噴出時,由于氣體速度很高( 一般為 200 ~ 340 m/s) ,而液體的流速不大,因此兩流體間有著相當大的相對速度,產生很大的摩擦力,氣流對液體產生強烈的撕裂與剪切作用,液料從而被一次霧化。噴出后,混合的兩相流體沖擊到擴散頭,提高氣流速度從而增強霧化效果,形成二次撞擊霧化。

    2 實驗結果及分析

    如圖 5、6、7 所示,為使得實驗兼具比較性和特殊性,得到完整充分的結論,分別在氣壓為 0. 2 MPa、0. 6MPa 和 0. 7 MPa 下進行多次實驗。不同的氣壓實驗中的水壓保持不變。

    干霧抑塵噴嘴霧化粒徑與氣壓的關系

    從圖中可以看出,氣壓增大,霧化粒徑變小; 在氣壓達到一定值( 本實驗為 0. 6 MPa) 時,超過 50% 的霧化顆粒直徑可達到 10 μm 以下; 由于霧化后顆粒間的撞擊凝聚,會有少部分顆粒粒徑較大,較大顆粒所占比例先隨氣壓的增大而減少,當壓力超過某一值( 本實驗為 0. 6 MPa) 時,又隨著氣壓的增大而增大。

    干霧抑塵噴嘴霧化粒徑與氣壓的關系

    圖 7  水霧顆粒單個體積分布圖

    3 結論

    ( 1) 液壓不變時,隨著氣壓的增大,霧化粒子的平均粒徑減少。

    ( 2) 對于此干霧噴嘴,當氣壓達到一定值時,有超過 50% 的霧化顆粒粒徑可以達到 10 μm 以下,滿足可吸入粉塵沉降對水霧粒徑的要求。

    ( 3) 噴霧中,噴嘴出口下游會有少量的已經霧化的水霧顆粒重新碰撞凝結成大的顆粒,這是正常的現象,這些大顆粒占總水霧體積的百分比仍較低,并且其

    所占比例先隨著氣壓的增大而減小,然后又隨氣壓的增大而增大。



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