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多级离心雾化超重力旋转填料床是一种新型的超低气阻的强化传质设备。该设备既能保留气液错流传质装置气体阻力小的最大优点,又能利用离心力场强化,大幅度提高气液传质效率,从而达到高效与节能的目的。它可以广泛应用于能源、环境、化工、制药工程等工业领域。旋转填料床的雾化特性直接影响着其传质效果,因此有必要对旋转填料床的雾化特性进行研究。
本文提出了一种低成本的、有效的测量雾滴直径的新方法——垂直瞬时采样和摄影法相结合的方法。利用1000万像素的数码相机以及蜡光纸所制成的采样板,采用该方法可以有效地将旋转填料床雾化所得到的单个雾滴的形态拍摄记录下来,拍摄效果令人较满意。
本文利用多级离心雾化超重力旋转填料床作为实验载体,以四种不同目数的聚丙烯丝网为填料,改变丝网的目数、丝网在多级离心雾化超重力旋转填料床中的位置以及液流量、转速;并利用高清晰的1000万象素的数码相机,拍摄液体雾化情况;再用Matlab自主编程来处理所得图片,测定雾滴的直径;分析丝网结构参数、操作条件的变化对雾滴直径的影响规律。
实验首次得出多级离心雾化超重力旋转填料床雾化所得的雾滴直径大小的影响因素。实验结果表明,雾滴直径随液流量的增加而变大,随旋转填料床转速的增加而变小,随丝网层数的增加而变小,并且也随着线速度的增加而变小。雾滴直径与丝网目数相关,当填料为16目丝网时,雾滴直径出现大幅度减小,此时的雾滴直径远小于12目以及20丝网时候的直径。多级离心雾化超重力旋转填料床的雾化效果较好,所能得到的最小雾滴直径为0.1818mm,此时旋转填料床的转速为1740r/min,液流量为161/h,三层45目丝网为填料。
研究结果认为,当丝网孔径与需要雾化液滴的直径相当或略大时是比较合适的。过大的丝网孔径会造成液体雾化效果不佳,而过小的丝网孔径容易被液体内的污垢堵塞,不易清理。旋转填料床的线速度对雾滴直径有着重要的直接的影响。增大丝网的线速度可以得到较小的雾滴,获得较好的雾化效果,而增加丝网层数的雾化效果要优于单纯增加转速的雾化效果。这些都为多级离心雾化超重力旋转填料床的工业应用中设计参数和操作参数的选择提供了重要的理论依据。