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二次造膜提高除尘效率
作者:管理员    发布于:2013-10-25 13:02:16    文字:【】【】【
    在尘害控制的各项措施中,除尘净化装置的研制与开发是重要一环。
    东北大学和国家经贸委安全科学技术研究中心于1998年研制开发了先进的新型湿润层除尘器――湿式振动化学纤维栅除尘器,该装置在红透山铜矿溜井除尘净化系统中得到应用,现场测试结果表明,当风速为4m/s时,过滤阻力450Pa,对于5m以下的粉尘除尘分级效率达到93%~99%,除尘器的净化全效率超过99.5%在国外,湿式纤维栅的应用研究尚处于试验阶段。我国20世纪90年代已研制出湿式振动金属纤维栅除尘器,并成功地应用在地下工程掘进循环通风防尘、燃煤烟气的除尘脱硫和露天矿的除尘中;但对湿式振动纤维栅除尘机理的研究甚少。作者通过宏观观测和理论分析确认,湿式振动纤维栅的除尘作用,除了纤维与水雾的直接作用外,在风流作用下纤维振动所产生的水膜(称为二次造膜)是提高除尘效率的重要因素。
    单层湿式振动纤维栅除尘机制的物理模型纤维栅的纤维间隙可以简化为直径相等的多个毛细管。水滴在毛细压力的作用下产生毛细管湿润,形成柱状水膜。宁波废气处理气流通过静止的纤维栅,使水在纤维上的存在形式发生变化。首先,纤维之间的水膜在气流的作用下发生变形,水膜的中部变薄,然后水膜被气流冲破,破裂后的水膜在毛细压力的作用下收缩在纤维表面,纤维表面覆盖一薄层水膜.作者在纤维振动特性的研究中证实,气流绕流纤维时,旋涡脱落频率与纤维固有频率产生同步效应,导致纤维共振。当湿润的纤维产生共振时,纤维间隙的形状也发生变化。由于纤维的振型为正弦波型,纤维间隙将大于、等于或小于原来的纤维间隙。此时,由于连续喷雾,纤维间隙又充满水膜,水膜的形状与纤维间隙的形状相同。然后,气流又将纤维之间的部分水膜吹破。破裂后的水膜在毛细压力的作用下,在纤维的弯曲处形成凹液面粘附在纤维上,当纤维达到其振动的最大位置时,两根相邻纤维在间隙最小处接触,水淤积在两纤维接触处,(气流方向为垂直纸面向里).每根纤维紧接着向平衡位置运动,此时,上述发生接触的两根纤维间的水膜在纤维张力的作用下,克服表面张力做功,使水膜面积增加,二次造膜具有随振动周期交替发生的特点。
    二次造膜的作用在于把包裹在纤维上的水柱转化成水膜,增加了水的活性表面积,从而也增加了捕尘的几率。上述纤维和水膜随时间的变化是一个连续的过程。在这个过程中,喷嘴喷出的水雾,一部分随气流穿过纤维栅,其余部分被纤维栅捕集。被捕集的水雾又分成两部分,一部分在纤维之间形成水膜;另一部分和纤维上被捕集的粉尘混合,在重力作用下沿纤维的表面向下流动,沉降到排水槽中,经排水系统排出。湿式纤维栅的孔隙率与充填率计算被水湿润的纤维栅可视为固液两相的多孔介质。当气流冲破水膜绕流湿润纤维时,气流部分占据了原来由水膜充满的体积,纤维表面上附着的水膜改变了纤维的直径,同时纤维间隙中的柱状水膜也改变了纤维栅的充填率和孔隙率;因此,可以根据湿润流体饱和度考虑湿式纤维栅的充填率和孔隙率。饱和度的意义是,在湿润相与非湿润相的两种流体流动中,总的孔隙体积中湿润流体所占的空隙体积。  
    
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