荷电单液滴捕集颗粒物过程和特性的实验研究

摘要

颗粒物污染是当前社会普遍关注的重要环境问题，对公共健康和经济发展已造成严重影响。寻求一种节能、高效的颗粒物脱除技术对改善空气质量具有重要意义。利用荷电水雾捕集气体中的颗粒污染物能够有效克服传统喷雾及静电除尘中存在的不足。荷电水雾除尘涉及气-液-固多相流问题，相间作用及多场耦合机制复杂，基础理论尚待深入研究。荷电单液滴捕集颗粒物是荷电水雾除尘过程的基本现象。本文采用现代流场测试技术捕捉和分析荷电液滴捕集颗粒物的过程，研究带电液滴和颗粒物相间作用及电动流体力学特性，对深入探索和理解荷电水雾除尘机理具有重要学术价值，同时为发展节能、高效的气体颗粒物脱除技术提供必要的理论支撑。具体工作如下：
　　1.在理论上阐述荷电液滴捕尘机理、捕尘效率及影响捕尘效率的相关因素，分析颗粒物在荷电液滴中所受静电力的类型及可能发生的现象，探讨颗粒物类型及受力，深入分析颗粒物在外力作用下的运动特性。
　　2.设计并建立荷电单液滴捕集颗粒物的实验系统，以荷电水雾捕集颗粒物的基本现象为研究对象，采用高速数码摄像结合显微放大等现代流动测量与可视化技术，对吸附过程中颗粒物的运动轨迹及其与气液交界面的作用特性进行理论及实验研究。研究结果表明：液滴所捕集颗粒物主要沉积在液滴表面，难以进入液滴内部；颗粒微团向荷电液滴运动过程中，梯度力的作用会使微团发生破碎，部分破碎微团远离液滴；颗粒微团撞击气液交界面过程中发生破碎，引起二次飞散现象；颗粒物在飞向荷电液滴过程中，颗粒物间可能发生碰撞凝并。
　　3.设计并建立荷电单液滴捕集悬浮颗粒物的实验系统，采用显微放大技术及图像处理技术对荷电水雾除尘基本单元中除尘效果及颗粒物的粘附特性展开研究。研究结果表明：液滴荷电可有效提高其捕集颗粒物的效率；提高荷电液滴下落高度导致荷电液滴捕尘效率下降；增加荷电电压可降低高度变化对荷电液滴捕尘效率的影响；荷电液滴捕集的颗粒物在液滴表面发生团聚现象。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2荷电水雾除尘技术的研究现状

1.3本文研究目的及主要内容

第二章 荷电水雾除尘技术的基础理论

2.1荷电水雾捕尘机理

2.2荷电水雾捕尘效率及其影响因素

2.3静电力的分类

2.4微团内力分析

2.5颗粒物撞击液滴表面受力分析

2.6 本章小结

第三章 荷电单液滴捕集颗粒物过程的可视化研究

3.1实验装置及方法

3.2颗粒物飞向液滴过程中所受外力分析

3.3实验结果与分析

3.4 本章小结

第四章 荷电单液滴捕集颗粒物特性的实验研究

4.1实验装置及方法

4.2实验结果与分析

4.3 本章小结

第五章 全文总结及工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的科研情况