CN105547684A - 一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，包括模拟巷道装置、喷雾降尘装置和喷嘴位置调节装置；模拟巷道装置包括进口部分、前端渐扩部分、模拟巷道主体、后端渐缩部分和出口部分；喷雾降尘装置包括发尘抽尘系统和喷雾系统，发尘抽尘系统包括产尘装置、抽出式风筒、抽出式风机和出风筒；喷雾系统包括水箱、高压水泵、承压水管、压力水流转换器和多个喷嘴；所述喷嘴位置调节装置包括喷嘴滑块、滑块固定杆、喷嘴滑架和电控传动系统，电控传动系统控制喷嘴水平位置和垂直位置的变化。本发明可以模拟不同雾流形状、喷嘴口径、喷雾压力、雾流扩散角、空间位置条件下的单个喷嘴或多个组合式喷嘴的雾化特性及尘-雾耦合规律。

Description

一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置
技术领域
本发明涉及一种雾化降尘实验装置，尤其涉及一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置。
背景技术
喷嘴雾化特性以及喷雾降尘是当前两相流研究中非常重要的课题，在农业、能源、安全以及环境工程中具有广泛的应用价值，喷嘴的雾化特性直接决定了降尘效果，而喷嘴空间位置、喷口直径、喷雾压力、喷雾流量、雾流形状、雾流扩散角等因素又直接决定了喷嘴的雾化特性，因此对不同喷雾参数下的单个喷嘴，尤其是对不同空间位置处多个组合式喷嘴的雾化特性及其尘-雾耦合规律进行研究有着极其重要的现实意义。而目前的喷雾降尘实验设备大多数以研究某固定位置单个喷嘴为主，且不能实现喷嘴空间位置的自动化调节变化，因此不能研究单个或多个组合式喷嘴在不同空间位置时的雾化特性及降尘效果。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明提供一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，包括模拟巷道装置、喷雾降尘装置和喷嘴位置调节装置；模拟巷道装置包括进口部分、前端渐扩部分、模拟巷道主体、后端渐缩部分和出口部分；喷雾降尘装置包括发尘抽尘系统和喷雾系统，发尘抽尘系统包括产尘装置、抽出式风筒、抽出式风机和出风筒，产尘装置设置在模拟巷道装置的进口部分，进口部分与大气连通，抽出式风筒的一端与模拟巷道装置的出口部分连接，抽出式风筒的另一端经抽出式风机连通出风筒；喷雾系统包括水箱、高压水泵、承压水管、压力水流转换器和多个喷嘴，水箱、高压水泵和压力水流转换器经承压水管依次连接，压力水流转换器连接多个喷嘴；所述喷嘴位置调节装置包括喷嘴滑块、滑块固定杆、喷嘴滑架和电控传动系统，每一喷嘴均安装在一喷嘴滑块上，所有喷嘴滑块均安装在一滑块固定杆上，滑块固定杆设置在喷嘴滑架上，喷嘴滑架设置在模拟巷道主体内部，在喷嘴滑架上设置有垂直滑道，在喷嘴滑架的下方设置有水平滑道，电控传动系统包括水平传动系统和垂直传动系统，水平传动系统控制喷嘴滑架在水平滑道上的水平位置变化，垂直传动系统控制滑块固定杆在垂直滑道上的垂向位置变化。
优选的，模拟巷道装置采用铝合金空心管搭建骨架，由有机玻璃对骨架进行封闭。
优选的，所述水平传动系统包括第一电动机、第一主动轮、第一从动轮和水平滑带，第一电动机的转轴与第一主动轮连接，水平滑带套设在第一主动轮和第一从动轮上，第一电动机通过第一主动轮带动水平滑带运转，水平滑带通过第一连接件连接喷嘴滑架。
优选的，所述水平滑带共设置两条，二者呈平行布置，每一水平滑带均配备一第一主动轮和一第一从动轮，在两个第一主动轮之间设置有传动杆。
优选的，所述垂直传动系统包括第二电动机、第二主动轮、第二从动轮和垂直滑带，第二电动机的转轴与第二主动轮连接，垂直滑带套设在第二主动轮和第二从动轮上，第二电动机通过第二主动轮带动垂直滑带运转，垂直滑带通过第二连接件连接喷嘴滑杆，喷嘴滑杆与滑块固定杆连接。
优选的，所述喷嘴滑杆的下部设置两个固定块，所述滑块固定杆由两个固定块固定，所述喷嘴滑块在外力推拉作用下能够沿滑块固定杆来回移动。
优选的，所述滑块固定杆上共设置3-10个喷嘴滑块。
优选的，所述喷嘴滑块的内部设置有水流通道，水流通道的一端作为进水口，水流通道的另一端设置有与喷嘴相适配的连接螺纹。
优选的，所述有机玻璃的厚度为2-3cm，所述模拟巷道装置的长×宽×高＝3m×2m×2m。
优选的，所述水箱的容积为1-1.5m3；高压水泵的水压调节范围为0.5-10MPa；所述产尘装置可产生0.5-100μm粒径大小的粉尘，产尘率为10-50g/s；所述抽出式风机可实现无极变频调节，其风量范围为0-1000m3/min，可产生不同风速条件的风流。
本发明的有益技术效果是：
本发明可以模拟不同雾流形状、喷嘴口径、喷雾压力、雾流扩散角、空间位置条件下的单个喷嘴或多个组合式喷嘴的雾化特性(雾滴粒径、雾滴速度及雾化浓度的变化规律等)及尘-雾耦合规律，从而可通过调整优化喷雾参数，达到高效喷雾降尘的效果，大幅度降低粉尘浓度、改善作业环境。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置的整体结构示意图；
图2为本发明中喷嘴位置调节装置的结构示意图；
图3为图2的正视图；
图4为图2的俯视图。
图中：1-水箱，2-高压水泵，3-承压水管，4-压力水流转换器，5-固定块，6-滑块固定杆，7-喷嘴滑块，8-喷嘴，9-第一电动机，10-第一主动轮，11-传动杆，12-水平滑道，13-水平滑带，14-第一连接件，15-喷嘴滑杆，16-喷嘴滑架，17-垂直滑道，18-垂直滑带，19-第二连接件，20-模拟巷道装置，201-进口部分，202-前端渐扩部分，203-模拟巷道主体，204-后端渐缩部分，205-出口部分，21-产尘装置，22-动力柜，23-抽出式风筒，24-抽出式风机，25-出风筒，26-第二电动机。
具体实施方式
结合附图，一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，包括模拟巷道装置、喷雾降尘装置和喷嘴位置调节装置。模拟巷道装置20由进口部分201、前端渐扩部分202、模拟巷道主体203、后端渐缩部分204和出口部分205共五部分组成。模拟巷道装置20采用铝合金空心管搭建骨架，由有机玻璃对骨架进行封闭，以阻止外界风流对实验的影响。有机玻璃的厚度为2cm，整个模拟巷道装置的长×宽×高约为3m×2m×2m。喷雾降尘装置包括发尘抽尘系统和喷雾系统，发尘抽尘系统包括产尘装置21、抽出式风筒23、抽出式风机24和出风筒25。产尘装置21设置在模拟巷道装置的进口部分，进口部分与大气连通，产尘装置可产生0.5-100μm粒径大小的粉尘，产尘率为10-50g/s，用于为尘-雾耦合实验提供尘源。抽出式风筒23的一端与模拟巷道装置的出口部分连接，抽出式风筒23的另一端经抽出式风机24连通出风筒25。通过启动抽出式风机24在模拟巷道装置20中产生负压通风，为喷雾和降尘实验提供风流条件。喷雾系统包括水箱1、高压水泵2、承压水管3、压力水流转换器4和多个喷嘴8，水箱1、高压水泵2和压力水流转换器4与承压水管3依次连接，压力水流转换器4通过多个承压水管连接多个喷嘴8。压力水流转换器4可将流入的特定压力的水分流至多条承压水管中，继而实现多个喷嘴同时工作。水箱1的容积为1-1.5m3，高压水泵2的水压调节范围为0.5-10MPa。所述喷嘴位置调节装置包括喷嘴滑块7、滑块固定杆6、喷嘴滑架16和电控传动系统。每一喷嘴8均安装在一喷嘴滑块7上，所有喷嘴滑块7均安装在一滑块固定杆6上，滑块固定杆6设置在喷嘴滑架16上，喷嘴滑架16设置在模拟巷道主体内部。在喷嘴滑架上设置有垂直滑道17，在喷嘴滑架的下方设置有水平滑道12。电控传动系统包括水平传动系统和垂直传动系统，水平传动系统控制喷嘴滑架在水平滑道12上的水平位置变化，垂直传动系统控制滑块固定杆6在垂直滑道17上的垂向位置变化。
作为对本发明的进一步设计，上述水平传动系统包括第一电动机9、第一主动轮10、第一从动轮和水平滑带13，第一电动机9的转轴与第一主动轮连接，水平滑带13套设在第一主动轮和第一从动轮上，第一主动轮通过锯齿结构与水平滑带13相连。第一电动机9通过第一主动轮带动水平滑带13运转，水平滑带13通过第一连接件14连接喷嘴滑架16。水平滑带13共设置两条，二者呈平行布置，每一水平滑带均配备一第一主动轮和一第一从动轮，在两个第一主动轮之间设置有传动杆11。所述垂直传动系统包括第二电动机26、第二主动轮、第二从动轮和垂直滑带18，第二电动机26的转轴与第二主动轮连接，垂直滑带18套设在第二主动轮和第二从动轮上，第二主动轮通过锯齿结构与垂直滑带18连接，第二电动机26通过第二主动轮带动垂直滑带18运转，垂直滑带18通过第二连接件19连接喷嘴滑杆15，喷嘴滑杆15的下部设置两个固定块5，所述滑块固定杆6由两个固定块5固定。喷嘴滑块7在外力推拉作用下能够沿滑块固定杆6来回移动，即喷嘴滑块7可在滑块固定杆6上通过手动进行左右位置调整，再配合喷嘴位置调节装置一起实现了喷嘴8位置的三维空间变化。
更进一步的，所述滑块固定杆6上共设置3-10个喷嘴滑块7。喷嘴滑块7的内部设置有水流通道，水流通道的一端作为进水口，水流通道的另一端设置有螺纹，位于喷嘴滑块7的下部，可安装不同型号的喷嘴8。
更进一步的，抽出式风机24、第一电动机9和第二电动机26均与电动柜22连接。抽出式风机24通过电动柜22控制，可实现无极变频调节，其风量范围为0-1000m3/min，可产生不同风速条件的风流，进而研究不同风流条件下的雾滴场雾化特性、风-雾耦合规律及尘-雾耦合规律。第一电动机9通过动力柜22控制，实现喷嘴滑架16在水平滑道12上的水平移动，第二电动机26通过动力柜22控制，实现喷嘴滑杆15在垂直滑道17上的垂直移动。
更进一步的，为了防止喷嘴滑架16滑出水平滑道12造成危害，可在水平滑道12的两端安装触点，待喷嘴滑架16接触到触点之后自动向相反的方向移动。
上述喷嘴类型和个数可根据实验需要安设在喷嘴滑块上，不使用的喷嘴滑块用喷嘴堵头堵住。上述水平滑带的长度为1.5-3m，具体可根据实验需要进行调整。垂直滑带安设在喷嘴滑架的中间，垂直滑带的长度由喷嘴滑架的尺寸决定。喷嘴滑架的底部两侧有两个足部装置，用于和水平滑道紧密相连，实现移动。上述两条水平滑道紧贴两条水平滑带内侧，其间距与喷嘴滑架的宽度尺寸一致，喷嘴滑架在水平滑带的带动下在水平滑道上实现水平移动，水平滑道的长度略小于水平滑带的长度。上述喷嘴滑杆有两个足部和一个杆身组成，足部用于和垂直滑道相连实现滑动，杆身上固定一个压力水流转换器和一根滑块固定杆，滑块固定杆上安设有多个喷嘴滑块。
本发明喷雾系统可方便地实现在不同雾流形状、喷嘴口径、喷雾压力、雾流扩散角、空间位置条件下的单喷嘴以及组合式多喷嘴的喷雾场，其中，喷嘴组合方式可通过喷嘴滑块和喷嘴堵头自由实现，喷雾压力可通过调整高压水泵实现，喷雾场位置的变化可通过喷嘴位置调节装置实现。
本发明可自由调整变化喷嘴类型、喷嘴个数、喷雾压力以及雾场空间位置等，便于对单个或多个组合式喷嘴在不同雾流形状、喷嘴口径、喷雾压力、雾流扩散角、空间位置条件下所成雾场的雾化特性进行研究，也可研究相应条件下的风-雾和尘-雾耦合规律，同时探究最佳的尘-雾直径耦合关系。
本发明的工作过程大致如下：
本发明工作时，首先要启动电源调整动力柜22，启动第一电动机9，第一电动机9转动经第一主动轮10和传动杆11将动力传至两根水平滑带13，水平滑带13的动力又经第一连接件14传至喷嘴滑架16，带动喷嘴滑架16以及喷嘴滑架上的喷嘴8实现水平位置移动，并将喷嘴8移动至实验所需的水平位置。然后，通过动力柜22启动第二电动机26，第二电动机26转动经第二传动轮将动力传至一根垂直滑带18，垂直滑带18的动力又经第二连接件19传至喷嘴滑杆15，带动喷嘴滑杆15以及喷嘴滑杆上的喷嘴8实现垂直位置移动，并将喷嘴8移动至实验所需的垂直位置。此后，可在喷嘴滑块7上安设实验用喷嘴8，并根据实验要求选择喷嘴8的个数，不使用的喷嘴滑块用喷嘴堵头进行封堵。紧接着将单个喷嘴或多个组合式喷嘴通过手动滑动的方式移动至实验所需的位置，这个过程实现了喷嘴或多个组合式喷嘴在三维空间位置的自由变换。
若要研究喷雾的雾化特性，调节高压水泵2将水箱中的水抽出，并以一定的压力输送至压力水流转换器4，压力水流转换器4在不改变压力的前提下将喷雾用水分流至与喷嘴滑块7直接相连的1-4根承压水管3，压力水流最终经喷嘴滑块7由实验喷嘴8以单个喷嘴或多个喷嘴组合的形式喷出，形成喷雾场。进而研究单喷嘴或多个组合式喷嘴在不同雾流形状、喷嘴口径、喷雾压力、雾流扩散角、空间位置条件下所成雾场的雾化特性。
若要研究风-雾耦合规律，紧接着上述步骤需要通过动力柜22启动抽风机24产生负压通风并调节至实验所需风速，这使得巷道模拟装置20中有风流通过并对喷雾场的雾化特性产生影响，借助相关雾滴粒度－速度－浓度测量工具即可研究相应喷雾场的风-雾耦合规律。
若要研究尘-雾耦合规律，则需要紧接着上述步骤，启动产尘装置21产生粉尘，并在风流的作用下经前端渐扩部分202运移扩散进入模拟巷道主体203，经过喷雾系统形成的喷雾场，与雾滴场耦合沉降，从而研究不同风速、喷雾参数、产尘流率条件下的尘-雾耦合规律以及相应条件下最佳的雾滴捕尘粒径。
综上所述，本发明结构简单可靠，可方便实现不同类型喷嘴的组合及其在三维空间位置的自由变化。便于对单个或多个组合式喷嘴在不同雾流形状、喷嘴口径、喷雾压力、雾流扩散角、空间位置条件下所成雾场的雾化特性进行研究，也可研究相应条件下的风-雾和尘-雾耦合规律。
本发明所提供的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：包括模拟巷道装置、喷雾降尘装置和喷嘴位置调节装置；模拟巷道装置包括进口部分、前端渐扩部分、模拟巷道主体、后端渐缩部分和出口部分；喷雾降尘装置包括发尘抽尘系统和喷雾系统，发尘抽尘系统包括产尘装置、抽出式风筒、抽出式风机和出风筒，产尘装置设置在模拟巷道装置的进口部分，进口部分与大气连通，抽出式风筒的一端与模拟巷道装置的出口部分连接，抽出式风筒的另一端经抽出式风机连通出风筒；喷雾系统包括水箱、高压水泵、承压水管、压力水流转换器和多个喷嘴，水箱通过高压水泵和承压水管与压力水流转换器连接，压力水流转换器连接多个喷嘴；所述喷嘴位置调节装置包括喷嘴滑块、滑块固定杆、喷嘴滑架和电控传动系统，每一喷嘴均安装在一喷嘴滑块上，所有喷嘴滑块均安装在一滑块固定杆上，滑块固定杆设置在喷嘴滑架上，喷嘴滑架设置在模拟巷道主体内部，在喷嘴滑架上设置有垂直滑道，在喷嘴滑架的下方设置有水平滑道，电控传动系统包括水平传动系统和垂直传动系统，水平传动系统控制喷嘴滑架在水平滑道上的水平位置变化，垂直传动系统控制滑块固定杆在垂直滑道上的垂向位置变化。
2.根据权利要求1所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：模拟巷道装置采用铝合金空心管搭建骨架，由有机玻璃对骨架进行封闭。
3.根据权利要求1所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述水平传动系统包括第一电动机、第一主动轮、第一从动轮和水平滑带，第一电动机的转轴与第一主动轮连接，水平滑带套设在第一主动轮和第一从动轮上，第一电动机通过第一主动轮带动水平滑带运转，水平滑带通过第一连接件连接喷嘴滑架。
4.根据权利要求3所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述水平滑带共设置两条，二者呈平行布置，每一水平滑带均配备一第一主动轮和一第一从动轮，在两个第一主动轮之间设置有传动杆。
5.根据权利要求1所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述垂直传动系统包括第二电动机、第二主动轮、第二从动轮和垂直滑带，第二电动机的转轴与第二主动轮连接，垂直滑带套设在第二主动轮和第二从动轮上，第二电动机通过第二主动轮带动垂直滑带运转，垂直滑带通过第二连接件连接喷嘴滑杆，喷嘴滑杆与滑块固定杆连接。
6.根据权利要求5所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述喷嘴滑杆的下部设置两个固定块，所述滑块固定杆由这两个固定块固定，所述多个喷嘴滑块安设在滑块固定杆上，所述喷嘴滑块在外力推拉作用下能够沿滑块固定杆来回移动。
7.根据权利要求1所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述滑块固定杆上共设置3-10个喷嘴滑块。
8.根据权利要求1所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述喷嘴滑块的内部设置有水流通道，水流通道的一端作为进水口，水流通道的另一端设置有与喷嘴相适配的连接螺纹。
9.根据权利要求2所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述有机玻璃的厚度为2-3cm，所述模拟巷道装置的长×宽×高＝3m×2m×2m。
10.根据权利要求1所述的一种风流扰动作用下多喷嘴组合式雾化降尘实验装置，其特征在于：所述水箱的容积为1-1.5m3；高压水泵的水压调节范围为0.5-10MPa；所述产尘装置能产生0.5-100μm粒径大小的粉尘，产尘率为10-50g/s；所述抽出式风机能实现无极变频调节，其风量范围为0-1000m3/min。
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