射流氣動旋流霧化及其應用

第1章射流氣動旋流霧化原理/1
1.1橫向射流氣動霧化2
1.1.1橫向射流氣動霧化簡介2
1.1.2橫向射流運動軌跡和穿透深度數(shù)學模型3
1.1.3橫向射流氣動霧化破碎機制7
1.2氣液傳質(zhì)過程及其強化方法9
1.2.1氣液傳質(zhì)理論9
1.2.2氣液傳質(zhì)過程強化方法14
1.3射流氣動旋流霧化的提出16
參考文獻17

第2章水力噴射空氣旋流器壓降特性及其壓力場模擬/21
2.1實驗裝置與測試方法22
2.1.1實驗裝置與WSA結(jié)構(gòu)22
2.1.2測試方法23
2.2氣相壓降數(shù)值模擬24
2.2.1數(shù)學模型的選擇24
2.2.2數(shù)值模擬條件24
2.2.3網(wǎng)格無關(guān)性驗證25
2.2.4數(shù)學模型驗證25
2.3氣相壓降特性和液相含率26
2.4液相流型特性28
2.5氣相壓降數(shù)學模型29
2.5.1量綱分析29
2.5.2經(jīng)驗公式的擬合30
2.6壓力場數(shù)值模擬結(jié)果31
2.6.1各個截面的壓力分布規(guī)律31
2.6.2各個截面的湍動能分布規(guī)律33
2.6.3耦合空間環(huán)隙區(qū)域壓力場分布規(guī)律34
本章小結(jié)37
參考文獻37

第3章射流氣動旋流霧化的流型/39
3.1流型觀察系統(tǒng)構(gòu)建及測試方法40
3.1.1WSA裝置與實驗流程40
3.1.2WSA液相射流流型觀察41
3.1.3WSA有效比相界面積a的測定 42
3.2射流流型演變過程的觀察43
3.3射流流型轉(zhuǎn)化圖45
3.4不同流態(tài)下氣-液傳質(zhì)有效比相界面積a的變化46
本章小結(jié)47
參考文獻48

第4章射流氣動旋流霧化的氣液傳質(zhì)特性/49
4.1實驗測試系統(tǒng)構(gòu)建及方法51
4.1.1實驗裝置與WSA結(jié)構(gòu)51
4.1.2實驗流程52
4.1.3有效相界面積a、液膜傳質(zhì)系數(shù)kL和增強因子E的計算53
4.2液相無微粒時WSA的傳質(zhì)性能54
4.2.1傳質(zhì)系數(shù)量綱分析54
4.2.2傳質(zhì)系數(shù)經(jīng)驗公式的擬合54
4.2.3進口氣速對a、kL和kLa的影響55
4.2.4液體噴射速度對a、kL和kLa的影響56
4.2.5WSA中氣-液傳質(zhì)機理探討57
4.3微粒對WSA氣液傳質(zhì)強化的影響58
4.3.1氣液傳質(zhì)強化微粒的篩選58
4.3.2固含率對a、kL、kLa和E的影響59
4.3.3固體微粒在不同進口氣速下對a、kL、kLa和E的影響60
4.3.4固體微粒在不同液體噴射速度下對a、kL、kLa和E的影響61
4.3.5微粒強化射-旋流體系氣液傳質(zhì)機理探討62
本章小結(jié)64
參考文獻65

第5章射流氣動旋流霧化過程模擬及霧化機理/68
5.1數(shù)值模擬幾何模型與邊界條件69
5.1.1幾何模型69
5.1.2數(shù)學模型70
5.1.3邊界條件70
5.1.4網(wǎng)格劃分及無關(guān)性驗證70
5.2霧化液滴尺寸測試系統(tǒng)與方法71
5.3氣相壓降突變特性數(shù)值模擬72
5.3.1WSA氣相壓降與液相回流比模擬值與實驗值對比72
5.3.2WSA的壓降特性及其特征值72
5.4WSA中射流的霧化過程及其機理分析74
5.5不同壓降區(qū)域比傳質(zhì)面積變化規(guī)律77
5.6霧化液滴尺寸變化規(guī)律78
本章小結(jié)79
參考文獻79

第6章水力噴射空氣旋流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化/81
6.1理論分析82
6.1.1噴孔排列方式及射流與空氣旋流場相互作用分析82
6.1.2臨界噴孔間距的定義及其計算方法83
6.1.3廢水脫氮傳質(zhì)系數(shù)計算84
6.2WSA結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗設(shè)計及測試方法86
6.2.1實驗裝置86
6.2.2WSA結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗設(shè)計及取值87
6.2.3脫氮實驗流程91
6.2.4WSA分離空間結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬91
6.3噴孔排列方式優(yōu)化93
6.4噴孔間距優(yōu)化96
6.5噴孔直徑優(yōu)化98
6.5.1量綱分析99
6.5.2實驗數(shù)據(jù)擬合99
6.5.3噴孔直徑對脫氮傳質(zhì)系數(shù)KLa的影響100
6.5.4噴孔直徑設(shè)計取值討論101
6.6排氣管直徑和深度優(yōu)化103
6.6.1排氣管直徑對傳質(zhì)系數(shù)和氣相壓降影響103
6.6.2排氣管深度對傳質(zhì)系數(shù)和氣相壓降影響106
6.6.3排氣管直徑和深度優(yōu)化取值討論108
6.7分離空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化110
6.7.1分離空間結(jié)構(gòu)對WSA內(nèi)氣液傳質(zhì)性能的影響110
6.7.2分離空間結(jié)構(gòu)對WSA內(nèi)部氣相壓降的影響113
6.7.3分離空間結(jié)構(gòu)對射-旋流耦合狀態(tài)的影響113
6.7.4分離空間結(jié)構(gòu)對WSA中切向速度分布的影響115
6.7.5分離空間結(jié)構(gòu)對WSA中軸向速度分布的影響116
6.7.6分離空間結(jié)構(gòu)對WSA中徑向速度分布的影響118
6.7.7分離空間結(jié)構(gòu)對WSA耦合場內(nèi)湍動能的影響119
6.7.8分離空間結(jié)構(gòu)對WSA有效比相界面積的影響119
6.8進氣口位置和底部擋板結(jié)構(gòu)優(yōu)化120
6.8.1進氣口位置對傳質(zhì)效率和氣相壓降的影響120
6.8.2底部擋板結(jié)構(gòu)對傳質(zhì)效率和氣相壓降的影響123
6.8.3底部擋板結(jié)構(gòu)對回流比的影響127
本章小結(jié)128
參考文獻129

第7章射流氣動旋流霧化用于煙氣脫硫及其過程機理/133
7.1實驗體系構(gòu)建及實驗流程134
7.1.1實驗裝置與WSA結(jié)構(gòu)134
7.1.2實驗流程135
7.2過程參數(shù)對脫硫率的影響規(guī)律136
7.2.1回流比的影響136
7.2.2進口氣速的影響137
7.2.3液體噴射速度的影響138
7.2.4吸收劑中Ca(OH)2濃度的影響138
7.2.5煙氣中SO2進口濃度的影響139
7.3WSA濕法脫硫過程中的傳質(zhì)機理140
7.3.1濕法煙氣脫硫的物理化學過程140
7.3.2WSA中濕法煙氣脫硫傳質(zhì)過程分析141
本章小結(jié)145
參考文獻146

第8章射流氣動旋流霧化用于含鉻廢水處理/147
8.1理論分析148
8.1.1SO2還原法處理含鉻廢水反應過程分析148
8.1.2SO2還原含鉻廢水的傳質(zhì)吸收過程分析150
8.2實驗體系構(gòu)建及測試方法151
8.2.1實驗裝置151
8.2.2實驗過程與方法151
8.3廢水初始pH的影響153
8.4液相射流速度的影響155
8.5SO2濃度的影響156
8.6廢水中初始Cr(Ⅵ)濃度的影響157
8.7SO2還原含鉻廢水處理工藝對比158
本章小結(jié)160
參考文獻160

第9章射流氣動旋流霧化強化廢水脫氮除磷/162
9.1實驗裝置及測試方法164
9.1.1水力噴射空氣旋流器的設(shè)計164
9.1.2水力噴射空氣旋流器脫氮除磷實驗系統(tǒng)165
9.1.3高濃度氨氮廢水脫氮實驗流程166
9.1.4厭氧消化豬場廢水樣品166
9.1.5豬場廢水沉淀吸附平衡脫除氮、磷和COD實驗166
9.1.6豬場廢水同時脫除氮、磷和COD實驗流程167
9.1.7廢水吹脫脫氨氮率和體積傳質(zhì)系數(shù)的計算167
9.2射流氣動旋流霧化脫氮效果168
9.2.1氨氮廢水初始濃度對脫氮效果的影響168
9.2.2液相射流流速的影響170
9.2.3空氣流量的影響170
9.2.4液相溫度的影響172
9.2.5WSA與傳統(tǒng)吹脫氮設(shè)備綜合對比173
9.3射流氣動旋流霧化用于豬場廢水脫氮除磷效果174
9.3.1平衡實驗去除NH3-N、TP和COD效果和機理174
9.3.2Ca(OH)2用量對在WSA中同時去除NH3-N、TP和COD效果的影響177
9.3.3進口氣速對同時去除NH3-N、TP和COD的影響178
9.3.4懸浮漿液射流流速對同時去除NH3-N、TP和COD的影響180
9.3.5沉降過程對同時去除NH3-N、TP和COD的影響182
本章小結(jié)183
參考文獻184

第10章射流氣動旋流霧化除塵/186
10.1實驗體系構(gòu)建及測試方法187
10.1.1細顆粒物樣品187
10.1.2實驗裝置188
10.1.3實驗過程與方法190
10.1.4WSA總除塵率的計算191
10.2射流氣動旋流霧化除塵規(guī)律191
10.2.1粉塵初始濃度對除塵率的影響191
10.2.2液相射流流速對除塵率的影響192
10.2.3進口氣速對除塵率的影響193
10.2.4除塵率與操作參數(shù)之間數(shù)學關(guān)系模型194
10.2.5粉塵脫除前后粒徑分布變化規(guī)律195
10.3潤濕劑強化射流氣動旋流霧化除塵效果196
10.3.1潤濕劑水溶液的表面張力分析196
10.3.2不同潤濕劑對粉煤灰去除率的影響197
10.3.3細顆粒物捕集前后粒徑變化規(guī)律201
10.3.4細顆粒物捕集前后形貌特性變化規(guī)律201
本章小結(jié)202
參考文獻203