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      干雾抑尘喷嘴雾化粒径与气压的关系

      2021-07-21 09:45:21
      作者:普莱格
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      粒径在 10 μm 以下的可吸入粉尘是喷雾降尘中的难题,需要 10 μm 以下的水雾颗粒来迫其沉降。在喷雾除尘中引入了液气两相喷嘴,在对其结构参数分析后,以空气、水为工质,使用 Malvern 粒度仪进行雾化粒径大小与气压关系的实验,实验结果表明: 在一定范围内干雾抑尘喷嘴的雾化粒径与气压成反比;在气压达到一定值时喷嘴的雾化粒径可达 10 μm 以下。

      据云物理学核凝聚理论,由于水滴的表面张力,极细小的粉尘只有当水滴很小或加入化学制剂( 如表面活性剂) 才会聚结成团。如果水雾颗粒直径远大于粉尘颗粒,那么粉尘仅仅跟随水雾颗粒周围的气流运动,水雾颗粒与粉尘颗粒接触很少或者根本没有接触,而达不到抑尘作用; 如果水雾颗粒和粉尘颗粒大小接近,粉尘颗粒随气流运动时与水雾颗粒碰撞、接触而粘结在一起。水雾颗粒越小,聚结的可能性越大,随着聚结的粉尘团变大加重,从而很容易降落。水雾对粉尘的“降尘”作用就这样形成了。所以如何使水雾粒径达到 10 μm 以下是治理 10 μm 以下粉尘的关键性问题。传统的湿式除尘,常用的是压力式喷嘴,但由于喷嘴雾化性能的限制,存在耗水量大、除尘效率低等不可避免的缺点。因此,需要优化喷嘴的结构以追求喷嘴高质量的雾化性能和喷雾品质。研究气压与雾化粒径的关系对设计干雾抑尘喷嘴的结构具有理论和实际意义。

      1 双流体喷嘴结构设计

      1.1 雾化机理

      为检验气压对雾化粒径的影响,此结构的雾化原理如图 1 所示,实验设计的喷嘴结构如图 2 所示。

      干雾抑尘喷嘴雾化粒径与气压的关系

      图 1 雾化机理图

      干雾抑尘喷嘴雾化粒径与气压的关系

      图 2 喷雾示意图

      其雾化机理是: 喷雾时,气体由气体入口进入气体腔,由液体入口进入液体腔,在混合腔内,气液混合,液体被部分破碎。当气液两相流从环形喷嘴口喷出时,由于气体速度很高( 一般为 200 ~ 340 m/s) ,而液体的流速不大,因此两流体间有着相当大的相对速度,产生很大的摩擦力,气流对液体产生强烈的撕裂与剪切作用,液料从而被一次雾化。喷出后,混合的两相流体冲击到扩散头,提高气流速度从而增强雾化效果,形成二次撞击雾化。

      2 实验结果及分析

      如图 5、6、7 所示,为使得实验兼具比较性和特殊性,得到完整充分的结论,分别在气压为 0. 2 MPa、0. 6MPa 和 0. 7 MPa 下进行多次实验。不同的气压实验中的水压保持不变。

      干雾抑尘喷嘴雾化粒径与气压的关系

      从图中可以看出,气压增大,雾化粒径变小; 在气压达到一定值( 本实验为 0. 6 MPa) 时,超过 50% 的雾化颗粒直径可达到 10 μm 以下; 由于雾化后颗粒间的撞击凝聚,会有少部分颗粒粒径较大,较大颗粒所占比例先随气压的增大而减少,当压力超过某一值( 本实验为 0. 6 MPa) 时,又随着气压的增大而增大。

      干雾抑尘喷嘴雾化粒径与气压的关系

      图 7  水雾颗粒单个体积分布图

      3 结论

      ( 1) 液压不变时,随着气压的增大,雾化粒子的平均粒径减少。

      ( 2) 对于此干雾喷嘴,当气压达到一定值时,有超过 50% 的雾化颗粒粒径可以达到 10 μm 以下,满足可吸入粉尘沉降对水雾粒径的要求。

      ( 3) 喷雾中,喷嘴出口下游会有少量的已经雾化的水雾颗粒重新碰撞凝结成大的颗粒,这是正常的现象,这些大颗粒占总水雾体积的百分比仍较低,并且其

      所占比例先随着气压的增大而减小,然后又随气压的增大而增大。



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