高强驻波声场脱除可吸入颗粒物的实验研究

摘要

燃煤和内燃机产生的可吸入颗粒物是城市大气污染的主要形式。这些颗粒物粒径小、数目多、富集多种有害物质，对环境和人体健康造成了严重的危害。但目前常规的除尘设备，如静电除尘器和旋风分离器对其清除效率都很低。声波团聚对于细颗粒的清除是一种有效和可行的方法。通过外加声波的作用，细颗粒会发生碰撞、团聚长大，在很短的时间内，颗粒的分布将发生从小尺寸向大尺寸方向的演变，团聚后产生的细颗粒团聚物的平均粒径变大，细颗粒的数目浓度减少。通过常规的除尘设备容易将长大后的颗粒从尾部烟气中清除，从而达到控制细颗粒排放的目的。 本文通过对平面驻波声场的理论分析，自行设计并建立了外加驻波型声场条件下的燃煤和柴油机以及熏香产生的可吸入颗粒物的声波团聚特性及清除效果的研究实验平台。宏观实验平台主要以工业控制和清除细颗粒应用为目标，研究了燃煤、柴油机排放的可吸入颗粒物及熏香在高强声波场作用下，停留时间、细颗粒初始浓度以及声波强度等因素对于声波团聚前后颗粒粒径分布变化的影响规律以及在系统中的清除效果。实验结果表明：对于可吸入颗粒物，提高声波强度、延长声场停留时间、增加初始颗粒浓度均有利于颗粒的团聚脱除。 同时，利用激光多普勒测速仪LDA测量了平面驻波声场中的脉动速度特性。结果发现，当声场强度大于158dB时，流场湍流度快速上升。对比宏观团聚实验结果，细颗粒的清除效率在声场强度高于158dB时同样快速上升。高声强致使流场湍流度增加，流动特性发生改变，颗粒清除效率快速提高。因此，认为高强声场产生的声湍流对细颗粒的声波团聚清除有较大的作用。

目录

文摘

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第一章 绪论

§1.1本文研究背景及意义

§1.2可吸入颗粒物的声波团聚清除方法

§1.3本文的研究内容和方法

第二章 声波团聚机理

§2.1引言

§2.2同向凝并机理

§2.3流体动力学力

§2.4声辐射压

§2.5其它团聚机理

§2.6本章小结

第三章 声波团聚清除细颗粒宏观效果实验台

§3.1引言

§3.2声波团聚清除细颗粒宏观效果实验台

§3.3实验步骤

第四章 宏观实验结果与讨论

§4.1引言

§4.2燃煤烟气实验结果及分析

§4.3柴油机尾气实验结果及分析

§4.4熏香实验结果和分析

§4.5本章小结

第五章 声致湍流对于团聚清除效果影响的初探

§5.1引言

§5.2 LDA实验台介绍

§5.3 LDA系统的原理及特点

§5.4测速实验步骤

§5.5实验结果与讨论

§5.6结论

第六章 本文结论与建议

§6.1结论

§6.2今后工作的建议

参考文献

在读期间发表论文情况

致谢