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粒徑在 10 μm 以下的可吸入粉塵是噴霧降塵中的難題，需要 10 μm 以下的水霧顆粒來迫其沉降。在噴霧除塵中引入了液氣兩相噴嘴，在對其結(jié)構(gòu)參數(shù)分析后，以空氣、水為工質(zhì)，使用 Malvern 粒度儀進(jìn)行霧化粒徑大小與氣壓關(guān)系的實驗，實驗結(jié)果表明: 在一定范圍內(nèi)干霧抑塵噴嘴的霧化粒徑與氣壓成反比;在氣壓達(dá)到一定值時噴嘴的霧化粒徑可達(dá) 10 μm 以下。

據(jù)云物理學(xué)核凝聚理論，由于水滴的表面張力，極細(xì)小的粉塵只有當(dāng)水滴很小或加入化學(xué)制劑( 如表面活性劑) 才會聚結(jié)成團(tuán)。如果水霧顆粒直徑遠(yuǎn)大于粉塵顆粒，那么粉塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運動，水霧顆粒與粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有接觸，而達(dá)不到抑塵作用; 如果水霧顆粒和粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運動時與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結(jié)在一起。水霧顆粒越小，聚結(jié)的可能性越大，隨著聚結(jié)的粉塵團(tuán)變大加重，從而很容易降落。水霧對粉塵的“降塵”作用就這樣形成了。所以如何使水霧粒徑達(dá)到 10 μm 以下是治理 10 μm 以下粉塵的關(guān)鍵性問題。傳統(tǒng)的濕式除塵，常用的是壓力式噴嘴，但由于噴嘴霧化性能的限制，存在耗水量大、除塵效率低等不可避免的缺點。因此，需要優(yōu)化噴嘴的結(jié)構(gòu)以追求噴嘴高質(zhì)量的霧化性能和噴霧品質(zhì)。研究氣壓與霧化粒徑的關(guān)系對設(shè)計干霧抑塵噴嘴的結(jié)構(gòu)具有理論和實際意義。

1 雙流體噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 霧化機(jī)理

為檢驗氣壓對霧化粒徑的影響，此結(jié)構(gòu)的霧化原理如圖 1 所示，實驗設(shè)計的噴嘴結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖 1 霧化機(jī)理圖

圖 2 噴霧示意圖

其霧化機(jī)理是: 噴霧時，氣體由氣體入口進(jìn)入氣體腔，由液體入口進(jìn)入液體腔，在混合腔內(nèi)，氣液混合，液體被部分破碎。當(dāng)氣液兩相流從環(huán)形噴嘴口噴出時，由于氣體速度很高( 一般為 200 ～ 340 m/s) ，而液體的流速不大，因此兩流體間有著相當(dāng)大的相對速度，產(chǎn)生很大的摩擦力，氣流對液體產(chǎn)生強(qiáng)烈的撕裂與剪切作用，液料從而被一次霧化。噴出后，混合的兩相流體沖擊到擴(kuò)散頭，提高氣流速度從而增強(qiáng)霧化效果，形成二次撞擊霧化。

2 實驗結(jié)果及分析

如圖 5、6、7 所示，為使得實驗兼具比較性和特殊性，得到完整充分的結(jié)論，分別在氣壓為 0. 2 MPa、0. 6MPa 和 0. 7 MPa 下進(jìn)行多次實驗。不同的氣壓實驗中的水壓保持不變。

從圖中可以看出，氣壓增大，霧化粒徑變小; 在氣壓達(dá)到一定值( 本實驗為 0. 6 MPa) 時，超過 50% 的霧化顆粒直徑可達(dá)到 10 μm 以下; 由于霧化后顆粒間的撞擊凝聚，會有少部分顆粒粒徑較大，較大顆粒所占比例先隨氣壓的增大而減少，當(dāng)壓力超過某一值( 本實驗為 0. 6 MPa) 時，又隨著氣壓的增大而增大。

圖 7  水霧顆粒單個體積分布圖

3 結(jié)論

( 1) 液壓不變時，隨著氣壓的增大，霧化粒子的平均粒徑減少。

( 2) 對于此干霧噴嘴，當(dāng)氣壓達(dá)到一定值時，有超過 50% 的霧化顆粒粒徑可以達(dá)到 10 μm 以下，滿足可吸入粉塵沉降對水霧粒徑的要求。

( 3) 噴霧中，噴嘴出口下游會有少量的已經(jīng)霧化的水霧顆粒重新碰撞凝結(jié)成大的顆粒，這是正常的現(xiàn)象，這些大顆粒占總水霧體積的百分比仍較低，并且其

所占比例先隨著氣壓的增大而減小，然后又隨氣壓的增大而增大。