摘 要

过去几十年以来，工业发展越来越快，水平越来越高。同时，各种污染也随着变得越来越严重。当下人们最关心的，威胁人们健康，财产等最为严重的就是工业化过程中产生的粉尘污染。对于粉尘，粒径大的去除方法简单，耗费的时间和成本都很小，而且清除效率很高，不会对人们的生活等方面留有危害。而细颗粒物不易去除，又容易危害人的健康，现在已经造成雾霾天气横行，严重威胁人类的生命安全。颗粒物指的是空气中粒径小于5μm的呼吸性粉尘颗粒，它及其容易被吸入人体。本文主要是设计一款通过超声波雾化装置与旋风除尘器结合的实验装置，达到对细颗粒物的捕集与沉降。微细水雾为雾滴粒径在1μm到10μm左右的小水滴颗粒，可以由超声波雾化器雾化产生，对细颗粒物的捕捉效率高。超声波雾化除尘的方法比起传统的湿式除尘和电除尘等方法具有成本低，易操作，除尘效率高等优点，并且不会造成二次污染。在注重高效节能的今天，超声波雾化除尘这种方法越来越受到人们的关注和欢迎。

关键词：超声波；微细水雾；细颗粒物；沉降

Design of experimental device for accelerating fine particles deposition by micro water mist

Abstract

Over the past few decades, the development of industry is getting faster and higher, the level is higher and higher. At the same time, all kinds of pollution have become more and more serious.. At present people most concern, threatening people's health, property and the most serious is the dust pollution generated during the industrialization process. For dust, the removal method of particle size is simple, the time and cost of the waste are very small, and the removal efficiency is high, and will not leave people's life and so on.. The fine particulate matter is not easy to remove, and easy to harm the health of people, and now has caused the haze weather rampant, a serious threat to human life and safety. Particulate matter refers to the air particle size less than 5 m of the respiratory dust particles, it and its easy to inhalation of human body. In this paper, the design of an experimental device with the combination of ultrasonic atomization device and cyclone dust collector is designed, and the trapping and deposition of fine particles is achieved.. Fine water spray droplet size in 1 mu m to about 10 m of small water droplets, can be produced by the ultrasonic nebulizer, high capture efficiency of fine particles. The ultrasonic dust removal method has the advantages of low cost, easy operation, high dust removal efficiency compared with the conventional wet dust removal and dust removal method, and it will not cause the two pollution.. In the attention of energy saving today, ultrasonic atomization dust this method is more and more attention and welcome.

Keywords: ultrasound; water mist; fine particles; sedimentation

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1 前言 - 1 -

1.2 研究的目的和意义 - 1 -

1.3 国内外研究的现状及发展趋势 - 2 -

1.3.1 微细水雾加速细颗粒物沉降装置及补尘机理 - 2 -

1.3.2 除尘的类型 - 2 -

1.3.3 国外除尘装置的现状 - 3 -

1.3.4 国内发展趋势 - 3 -

1.4 国内水雾除尘装置存在的不足 - 4 -

1.5 本章总结 - 4 -

2 微细水雾除尘的机理和分析 - 5 -

2.1 微细水雾除尘的机理 - 5 -

2.1.1 空气动力学 - 5 -

2.1.2 云物理学 - 5 -

2.1.3 “斯蒂芬流”输送 - 6 -

2.1.4 凝聚和沉降 - 6 -

2.2 超声波对水的雾化作用 - 6 -

2.3 细颗粒物的的受力分析 - 7 -

2.4 装置的工作原理 - 8 -

2.5 实验数据处理方法 - 8-

2.6 雾化量对处理效率的影响分析 - 8 -

2.7 气体流量对处理效率的影响分析 - 9 -

3 试验的工作原理 - 10 -

3.1 工作原理 - 10 -

3.2 试验的材料和参数 - 11 -

3.2.1 减速容器参数 - 11 -

3.2.2 超声波雾化器参数 - 12 -

3.2.3 旋风分离器参数 - 14 -

3.2.4 风机参数 - 14 -

3.2.5 模拟空间参数 - 15-

4 试验装置结构设计 - 17 -

4.1 旋风分离器的结构设计 - 17 -

4.2 减速容器的结构设计 - 19 -

4.3 风机的选型设计 - 20 -

4.4 水箱的结构设计 - 21 -

4.5 收集容器的结构设计 - 22 -

结 论 - 23-

致 谢 - 24 -

参考文献 - 25 -

1. 绪论

1.1 前言

微细水雾加速细颗粒物沉降装置，又可以简单称为空气除尘装置，它是一种可以将吸入装置内的空气，通过水雾对细颗粒物的吸附与捕集，使其凝聚沉降下来，从而达到净化空气作用的装置。超声波雾化除尘方法，使水雾更加细小，与空气接触面积大,蒸发率高能使含尘区水蒸汽迅速达到饱和,不仅能满足改善呼吸性粉尘湿润性所需要的条件, 还能通过云物理学^[1] 、空气动力学、斯蒂芬流的输送等多种机理实现呼吸性粉尘的捕集。

1.2 研究的目的和意义

近年来，世界许多地区，尤其是我国雾霾^{[2, 3]}天气越来越多，越来越严重。雾霾里面存在着大量的呼吸性颗粒物，这些颗粒物会被人们吸入体内，并且弥散在空气中不会落下。由于雾霾严重威胁了人们的健康，生活和生命，人们十分重视它的治理。雾霾的原因主要是因为在工业化的过程中，工业生产中产生的呼吸性粉尘颗粒并没有被有效地处理，所以越来越多。雾霾中的细颗粒物都是粒径小于5μm的粉尘颗粒。雾霾中的细颗粒物由于粒径小,所以特别分散，容易扩散被吸入体内。同时，由于它的粒径很小，许多类似CO、氮氧化合物、致癌物质等有毒有害物也会黏在它的表面。当它被吸入人体后，就会造成愈多呼吸性疾病以及癌症等疾病的发作，对人体危害十分巨大。

但是目前的情况是，国内外室内空气净化的重点在于对室内空气中的甲醛等化学有害物质的净化，只有在工业中才注重粉尘等颗粒物的净化问题，可是工业中的除尘设备对这类细小的呼吸性粉尘颗粒的去除效果并不明显。所以，随着雾霾天气越来越严重，人们对环境质量要求的提高,空气净化引起各国人民越来越广泛重视。人们对用于室内以及空气净化的除尘装置的实用性，高效节能等要求也越来越高。微细水雾水雾除尘^{[4, 5]}是一种实用性强、应用范围广的除尘方法。微细水雾除尘的装置简单，原料来源广泛，所以成本很低。由于原料是水，并且采用的是就地捕捉，所以不会造成二次污染，长久来看是目前最高效节能的除尘方法之一。目前研究方向主要是超声波雾化除尘，一旦研究取得突破性进展，那么不仅能有效地净化我们的室内空气，更能不断地净化室外空气，最终消除空气污染危机。