细水雾吸附细颗粒物特性的实验研究及工程应用

摘要

无组织扬尘污染是当前我国城市发展面临的严重问题，且日益成为环保工作的重点。细水雾降尘技术是当前治理开放性粉尘最简便、最经济的方法。本文从理论分析、实验研究、数值模拟及工程应用四个方面入手研究了水雾粒径、表面活性剂浓度及风送速度等对细水雾降尘效率的影响规律，并针对码头装车漏斗装卸物料时产生的粉尘污染研发了气液两相粉尘组织与控制系统，主要研究工作如下:
　　1、设计了带风送结构的喷雾系统，对表面活性剂影响下不同粒径细水雾吸附细颗粒物特性进行了实验研究，获得了细水雾索态尔平均粒径、表面活性剂质量浓度及风送速度对喷雾降尘率的影响规律。实验结果表明:细水雾降尘率随着水雾平均粒径的减小先提高后下降，存在最大降尘率。在纯水中添加表面活性剂能大幅提高其对不同浓度细颗粒物的降尘率，且粒径越小提升效果越明显。随着溶液中表面活性剂质量浓度的增大，降尘率总体呈上升趋势。同时当水雾粒径较大时，低速风送对纯水及表面活性剂溶液的降尘率均有提升效果。研究结果为工业上开发适用于开放环境的高效降尘系统提供实验基础。
　　2、对码头装车漏斗装卸物料时粉尘随气流的扩散行为进行了数值模拟，深入分析了漏斗处粉尘的尘化机理。模拟结果表明:物料在下落过程中对周围气流有强烈的扰动作用，漏斗口处形成的卷吸涡引起的气流瞬时速度较高，极易携带物料下落过程中产生的的细小粉尘一起运动，悬浮在空气中的粉尘在自然风作用下会向尘源周围扩散，严重影响城市空气质量。
　　3、基于江阴某码头装车漏斗的实际作业环境，设计了由喷雾系统、气幕系统及两相射流系统组成的气液两相粉尘组织与控制系统。喷雾系统中针对不同粉尘浓度工况优化选用了两种不同流量的扇形喷嘴。对气幕系统的风速衰减情况进行了测试，获得了气幕作用的最远有效距离。同时为抑制从漏斗中心处溢出的粉尘，通过对轴流风送技术的理论分析设计了高效节能的两相射流装置。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 无组织扬尘的污染现状

1．2．1 无组织扬尘的定义

1．2．2 无组织扬尘的来源

1．2．3 无组织扬尘的危害

1．2．4 主要的降尘方式

1．3 喷雾降尘技术的研究现状

1．4 表面活性剂在降尘领域的研究现状

1．5 本文的主要研究内容

第二章 喷雾降尘技术的基础理论

2．1 雾滴的形成模式

2．2 雾化尺寸分布表达式及平均粒径的定义

2．3 喷雾降尘的机理分析

2．4 表面活性剂降尘的机理分析

2．4．1 表面活性剂的特性

2．4．2 表面活性剂的分类

2．4．3 表面活性剂的降尘机理

2．5 本章小结

第三章 表面活性剂影响下细水雾降尘的实验研究

3．1 实验装置与方法

3．1．1 实验装置及测试方法

3．1．2 喷嘴雾化特性的测量

3．2 试验结果与分析

3．2．1 水雾粒径对降尘率的影响

3．2．2 表面活性剂对降尘率的影响

3．2．3 风送速度对降尘率的影响

3．2．4 不同粉尘浓度下表面活性剂对降尘率的影响

3．3 本章小结

第四章 气液两相空间粉尘组织与控制系统的设计

4．1 码头装车漏斗处污染情况概述

4．2 装车漏斗处粉尘尘化机理分析

4．2．1 连续相控制方程

4．2．2 颗粒相的运动方程

4．2．3 几何模型及网格划分

4．2．4 边界条件及初始条件

4．2．5 模拟结果与讨论

4．3 气液两相空间粉尘组织与控制系统的设计

4．3．1 喷雾系统

4．3．2 气幕系统

4．3．3 两相射流系统

4．3．4 总体结构的设计

4．3．5 耗水量计算

4．3．6 管路及水泵的选择

4．3．7 总功率计算

4．4 本章小结

第五章 全文总结及进一步工作展望

5．1 全文总结

5．2 进一步工作展望

致谢

参考文献

硕士学位期间发表的学术论文与研究成果