超音速气动喷雾技术噪声特性及致噪机理研究

超音速气动喷雾降尘是一种新型的微米级雾滴高效捕尘技术,在呼吸性粉尘治理方面效果良好,但造成的严重噪声污染不可忽视。为探究其噪声特性及致噪机理,研究采用试验的方法,利用YSD130噪声分析仪对超音速同轴雾化降尘装置噪声展开测定,通过对比不同工况下声源处气流噪声与喷雾噪声,分析其在不同压力、水流量下的频谱特性及变化规律。研究显示:超音速动力喷雾噪声以高频噪声为主,随着频率的增加,声压级增加,其噪声均值为110.1 dB,会造成人的听力系统受损。不完全的雾化会导致低频段(<500 Hz)的声压级增加,长期接触易引发神经衰弱、失眠、头疼等症状;更高效的雾化会导致中高频段(≥500 Hz)的声压级增加,长期暴露于该环境易引发声带疲劳、声带炎症等症状。在相同水流量下,随着压力的增大,超音速气动喷雾噪声的声压级呈先增大后减小的趋势。在相同压力下,随着水流量的增加,不同频段的声压级呈先增大后减小的趋势。气流能量降低和层间相对速度下降是噪声强度降低的主要原因。水流量为60 mL/min,气动压力为0.4 MPa时,噪声各项参数最大。研究结果丰富了气动喷雾噪声理论,可为超音速气动喷雾装置结构优化、噪声防治技术装备的研发提供理论支持。

超音速汲水虹吸气动雾化降尘技术

煤炭行业受到高质量浓度呼吸性粉尘危害严重,常规湿式除尘方法针对性不足、捕集效率低、能耗高、可靠性差。为解决该问题,提出超音速汲水虹吸式气动喷雾降尘技术,并采用夫琅禾费衍射原理,测定其外雾场粒径分布;采用计算流体力学有限元方法,利用COMSOL软件Spalart-Allmaras与液滴破碎雾化粒子追踪模块模拟研究了试验手段无法获得的喷管出口0~30 cm处的近场雾滴粒径、雾场速度分布特性。通过与超声波干雾抑尘技术的控尘对比试验,得出该技术的控尘特性、控尘机理;通过试验研究得到了不同工况参数、喷嘴出口锥度对雾化能耗和降尘速率的影响规律,研究结果表明:所设计雾化降尘装置,在低至0.2 MPa的气动压力下,达到负压汲水虹吸的微米级、高动力雾化效果。在气动压力为0.6 MPa时,雾场粒径分布为1.00~21.87μm,喷嘴近场区域雾滴粒径10μm以下的数量浓度占百微米以下的90%,5μm以下的占80%;雾滴速度快、射程远,雾滴速度160 m/s以上的数量浓度占50%,50 m/s以上的占99%;耗气量与耗水量低,不同工况、开口锥度时,均随气动压力的增加而增大;喷雾角在60°~95°内,随喷嘴锥角的增大先增大后减小。降尘速率为超声波干雾抑尘方式的1.5倍,并随雾滴数量浓度、速度的增大而增加,瞬时效率提高了2%~26%;相同降尘效率时,采样滤膜上PM;以下粉尘占比减小24%;隔尘效果提高了10%。在敏东一矿06回风巷应用后,受到中心风速为0.86 m/s的风流扰动,依旧能将之穿透并覆盖全断面,对呼吸性粉尘的降尘效率达到了88.8%以上,证明该雾化系统可达到低湿、节水和高效的控尘效果。