水力噴射空氣旋流器中傳質(zhì)過程強(qiáng)化與除塵性能研究.pdf

1、水力噴射空氣旋流器(water-sparged aerocyclone，WSA)是一種利用液相射流在氣相三維旋流場中的霧化現(xiàn)象與旋流場的靜態(tài)超重力作用的新型高效的無填料氣-液傳質(zhì)設(shè)備。為了進(jìn)一步強(qiáng)化其內(nèi)部氣液傳質(zhì)過程并開拓該型設(shè)備在除塵領(lǐng)域的應(yīng)用研究，本文通過氨氮廢水吹脫實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬，研究了分離空間結(jié)構(gòu)、氣相進(jìn)口位置、設(shè)置底部擋板與液相中固相微粒對WSA內(nèi)氣液傳質(zhì)性能的影響，同時(shí)通過空氣除塵實(shí)驗(yàn)，初步考察了該型設(shè)備的總除塵效率，利用量

2、綱分析法總結(jié)出WSA高壓降區(qū)域內(nèi)氣相速度、液相速度與粉塵濃度對水力噴射空氣旋流器除塵性能的影響。
　　研究結(jié)果表明：柱錐結(jié)合型WSA與柱型WSA相比具有較高的體積傳質(zhì)系數(shù)與氣相壓降，其原因?yàn)樵谇罢咧芯哂懈鼜?qiáng)烈的射—旋流耦合作用；氣相進(jìn)口的沿 WSA主筒體軸向下移并不能提高氣液傳質(zhì)性能，但能有效降低約10％的氣相壓降，使得WSA整體能效得到提高，其原因在于氣相進(jìn)口的軸向下移能夠減少氣體旋流場與WSA器壁的摩擦損失；在 WSA底部設(shè)置

3、標(biāo)準(zhǔn)擋板能夠提高低液相循環(huán)流量下體積傳質(zhì)系數(shù)，且提升效果隨氣速的增加而更加明顯，其原因在于擋板的加入使液封表面氣液兩相接觸面積更新速度加快，并使氣液兩相重新混合，提高了相間傳質(zhì)比表面積；而在液相中添加無吸附作用的固相顆粒能夠有效提高WSA的氣液傳質(zhì)性能，隨著粒子固含率cs的增大，液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)kL、有效相界面積a、總體積傳質(zhì)系數(shù)kLa和增強(qiáng)因子E先增大后減小，并且kL、a、kLa隨進(jìn)口氣速與射流速度的增加均增大，E隨進(jìn)口氣速和射流速度增加

4、而減小，進(jìn)一步的研究表明，固相顆粒能夠使得氣液傳質(zhì)過程中的kL、a和表面更新頻率S得到提高，表面更新機(jī)理為其強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過程的主要機(jī)理；WSA對PM2.5含量為66.44%的含塵氣體具有93%以上的總除塵效率，在氣相高壓降區(qū)域內(nèi)，氣液兩相操作參數(shù)與總除塵率之間的關(guān)系如η=98.67×Reg-0.013× Rel0.011所示，可知在高壓降區(qū)域內(nèi)WSA的總除塵率隨射流速度的增加與進(jìn)氣速度的減小而提升，主要原因在于較高的進(jìn)氣速度與較低的射流