本文關(guān)鍵詞：超聲霧化噴嘴的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤礦井下的呼吸性粉塵是引起井下工作人員塵肺病的最根本原因。目前煤礦井下主要采用噴霧的方法進(jìn)行降塵,但其對(duì)呼吸性粉塵的沉降效果很不理想。主要原因是其水霧的霧滴粒徑過大,而前人研究表明霧滴粒徑越小捕集呼吸性粉塵的效率越高。超聲霧化降塵是一種新型的降塵技術(shù),利用超聲霧化噴嘴產(chǎn)生的霧滴粒徑可以達(dá)到十幾微米,能夠有效提高呼吸性粉塵的沉降效率。本文通過分析超聲霧化噴嘴的發(fā)聲原理和霧化機(jī)理,提出超聲波的頻率、聲壓以及噴嘴出口的氣流速度是影響超聲波霧化的主要因素,同時(shí)得出噴嘴的共振腔結(jié)構(gòu)對(duì)超聲波頻率和聲壓的影響很大。利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量了超聲霧化噴嘴在不同氣壓下的頻率,根據(jù)頻率的變化規(guī)律初步給出了噴嘴氣壓的工作范圍:0.25-0.6MPa,同時(shí)驗(yàn)證了超聲霧化噴嘴的頻率經(jīng)驗(yàn)公式。通過FLUENT分析了氣壓、共振腔直徑d、長(zhǎng)度L及噴嘴出口到共振腔距離s對(duì)超聲霧化噴嘴聲壓的影響,結(jié)果表明隨著氣壓的增大聲壓呈增大趨勢(shì);根據(jù)頻率和聲壓的變化規(guī)律得到了共振腔三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍:d=1.5-2.5mm,L=1.0-2.0mm,s=3-4mm,為后人在設(shè)計(jì)噴嘴共振腔時(shí)提供了參考。通過FLUENT對(duì)超聲霧化噴嘴氣液兩相的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究,分析了工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴嘴出口氣流速度的影響,研究表明隨著氣壓的不斷增大,噴嘴出口的氣流速度不斷增大,而隨著水壓的不斷增大,噴嘴出口的氣流速度不斷減小。在以上規(guī)律的基礎(chǔ)上得出了超聲霧化噴嘴的最優(yōu)工作氣壓為0.5MPa,與之匹配的水壓為0.3-0.4MPa。液相入口夾角θ對(duì)噴嘴出口的氣流速度影響很小,而隨著液相入口孔徑D的增加噴嘴出口的氣流速度呈增大趨勢(shì),由此給出了D的設(shè)計(jì)范圍為1.0-1.2mm。利用實(shí)驗(yàn)分析了工況參數(shù)對(duì)超聲霧化噴嘴霧場(chǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)表明隨著氣壓的增大,霧滴SMD不斷變小,霧化角顯著增大,之后隨著氣壓的繼續(xù)增大,霧滴SMD和霧化角變化不大;而霧滴SMD隨著水壓的增大呈增大的趨勢(shì)。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了仿真所得的最優(yōu)工作氣壓和水壓。并且實(shí)驗(yàn)得到了當(dāng)氣壓為0.5MPa,水壓為0.4MPa時(shí)軸向距離在0-150cm范圍內(nèi)的霧場(chǎng)分布均勻性最好。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 霧化噴嘴 共振腔 SMD
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD714.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 呼吸性粉塵的危害11
• 1.1.2 呼吸性粉塵的防治現(xiàn)狀11-13
• 1.2 超聲霧化種類13-15
• 1.2.1 壓電式超聲霧化13-14
• 1.2.2 流體動(dòng)力式超聲霧化噴嘴14-15
• 1.3 超聲霧化噴嘴國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)15-20
• 1.3.1 Hartmann哨的研究動(dòng)態(tài)15-17
• 1.3.2 超聲霧化噴嘴的研究動(dòng)態(tài)17-20
• 1.4 本課題研究的意義和內(nèi)容20-21
• 1.4.1 本課題研究意義20
• 1.4.2 本課題研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.5 本章小結(jié)21-23
• 第二章 超聲霧化噴嘴的理論基礎(chǔ)23-37
• 2.1 超聲波的產(chǎn)生原理23-26
• 2.1.1 氣動(dòng)聲學(xué)理論23-24
• 2.1.2 Hartmann哨發(fā)聲原理24-26
• 2.2 超聲波霧化機(jī)理26-32
• 2.2.1 表面張力波理論26-31
• 2.2.2 微激波理論31-32
• 2.2.3 表面張力波理論與微激波理論的聯(lián)系32
• 2.3 超聲霧化質(zhì)量的主要指標(biāo)32-35
• 2.4 Hartmann哨超聲霧化噴嘴結(jié)構(gòu)35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 超聲霧化噴嘴的共振腔特性研究37-51
• 3.1 超聲霧化噴嘴的頻率特性實(shí)驗(yàn)研究37-41
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定38
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析38-41
• 3.2 超聲霧化噴嘴共振腔聲學(xué)特性的數(shù)值模擬41-49
• 3.2.1 FLUENT軟件介紹41-42
• 3.2.2 模型建立及網(wǎng)格劃分42-43
• 3.2.3 求解模型選擇及參數(shù)設(shè)置43-44
• 3.2.4 仿真結(jié)果分析44-49
• 3.3 本章小結(jié)49-51
• 第四章 超聲霧化噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)仿真51-63
• 4.1 流體動(dòng)力學(xué)的基本控制方程51-52
• 4.2 模型建立及網(wǎng)格劃分52-53
• 4.3 求解模型選擇與邊界條件設(shè)定53-55
• 4.4 結(jié)果分析55-61
• 4.4.1 噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)分析55-57
• 4.4.2 工作參數(shù)對(duì)噴嘴出口氣流速度的影響57-59
• 4.4.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴嘴出口氣流速度的影響59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第五章 超聲噴嘴的霧化實(shí)驗(yàn)研究63-75
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-65
• 5.2 霧滴粒徑測(cè)定方法65
• 5.3 實(shí)驗(yàn)工況的確定65-67
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-74
• 5.4.1 工況參數(shù)對(duì)霧滴SMD的影響67-70
• 5.4.2 霧場(chǎng)中霧滴SMD的軸向及徑向變化70-73
• 5.4.3 工況參數(shù)對(duì)霧化角的影響73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 主要結(jié)論75-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83

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本文編號(hào)：325875