風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，其包括由有機(jī)玻璃制成的模擬管道，該模擬管道設(shè)置有入風(fēng)口與出風(fēng)口，模擬管道靠近入風(fēng)口處設(shè)置有粉塵發(fā)射器，模擬管道另一端設(shè)置有與粉塵發(fā)射器相向布置的水霧噴嘴，模擬管道在與耦合沉降區(qū)域?qū)?yīng)處均勻布置有多個(gè)間隙，每個(gè)間隙形成激光檢測(cè)區(qū)，模擬管道兩側(cè)分別設(shè)置有激光多普勒干涉儀，激光多普勒干涉儀能掃描對(duì)應(yīng)的激光檢測(cè)區(qū)。能夠模擬大氣環(huán)境中噴霧場(chǎng)下的風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的狀況，能夠測(cè)試不同類(lèi)型噴嘴的降塵效果，為研發(fā)高效噴嘴提供技術(shù)支持；可以選擇性開(kāi)啟噴嘴的數(shù)量及位置，為研發(fā)高效噴霧設(shè)備提供技術(shù)支持。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，霧霾天氣現(xiàn)象日漸增多，使空氣質(zhì)量明顯降低，嚴(yán)重影響人們的身心健康。首先，霧霾中的PM 2.5威脅新生兒健康，霧天日照減少，兒童紫外線照射不足，體內(nèi)維生素D生成不足，對(duì)鈣的吸收大大減少，兒童生長(zhǎng)減慢。其次，霾的組成成分非常復(fù)雜，它能直接進(jìn)入并粘附在人體呼吸道和肺泡中，引起急性鼻炎和急性支氣管炎等病癥，如果長(zhǎng)期處于這種環(huán)境還會(huì)誘發(fā)肺癌。再次，霧霾天氣空氣中污染物多、氣壓低，容易誘發(fā)心血管疾病的急性發(fā)作。最后，霧霾中的一些化合物通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生含劇毒的光化學(xué)煙霧，嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命。
[0003]另外，塵肺病是我國(guó)第一大職業(yè)病，根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委通報(bào)，2012年全國(guó)報(bào)告職業(yè)病27420例，塵肺病24206例，占88.3%，其中，煤炭行業(yè)塵肺病22997例，占?jí)m肺病總例數(shù)的95%。由此可見(jiàn)，預(yù)防我國(guó)職業(yè)病的關(guān)鍵是預(yù)防塵肺病，預(yù)防塵肺病的關(guān)鍵是預(yù)防煤炭行業(yè)塵肺病。
[0004]不管是針對(duì)霧霾天氣中的PM 2.5還是煤炭行業(yè)的粉塵，目前所采用的主要技術(shù)手段還是噴霧降塵。國(guó)內(nèi)外大量研究成果表明，在風(fēng)流、霧滴與塵粒三相介質(zhì)的耦合沉降過(guò)程中，霧滴粒徑的大小至關(guān)重要。一般認(rèn)為當(dāng)霧滴粒徑為塵粒粒徑的8-10倍時(shí)，霧滴與塵粒的耦合沉降效果最優(yōu)。在實(shí)際噴霧過(guò)程中，產(chǎn)生的霧滴粒徑很難達(dá)到10 μ m以下，基本可認(rèn)為霧滴粒徑越小，耦合沉降塵粒的效果越好。噴霧霧滴粒徑的大小受多種因素影響，其中，對(duì)噴霧場(chǎng)霧滴測(cè)點(diǎn)的布置方法，噴嘴的種類(lèi)、位置和數(shù)量，霧滴的粒徑和速度，以及風(fēng)速大小對(duì)耦合降塵影響的研究尤為重要，但國(guó)內(nèi)外學(xué)者所研究的降塵技術(shù)，在測(cè)點(diǎn)的布置，噴嘴種類(lèi)、位置和數(shù)量，霧滴的粒徑和速度，以及加入風(fēng)流進(jìn)行三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置和方法的研究較少，總體上缺乏理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)有待更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的一種風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，為風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為降塵、控塵提供理論依據(jù)。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明方案包括:
[0008]一種用于風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括由有機(jī)玻璃制成的模擬管道，其中，該模擬管道一端設(shè)置有用于導(dǎo)入模擬風(fēng)流的入風(fēng)口，另一端設(shè)置有出風(fēng)口，模擬管道靠近入風(fēng)口處設(shè)置有粉塵發(fā)射器，模擬管道另一端設(shè)置有與粉塵發(fā)射器相向布置的水霧噴嘴，粉塵發(fā)射器產(chǎn)生的塵場(chǎng)隨風(fēng)流向出風(fēng)口方向移動(dòng)，水霧噴嘴產(chǎn)生的水霧向入風(fēng)口方向噴射，水霧與塵場(chǎng)在模擬管道內(nèi)形成耦合沉降區(qū)域，模擬管道在與耦合沉降區(qū)域?qū)?yīng)處均勻布置有多個(gè)間隙，每個(gè)間隙形成激光檢測(cè)區(qū)，模擬管道兩側(cè)分別設(shè)置有激光多普勒干涉儀，激光多普勒干涉儀能掃描對(duì)應(yīng)的激光檢測(cè)區(qū)；模擬管道與塵場(chǎng)對(duì)應(yīng)處均勻布置有多個(gè)氣壓風(fēng)速計(jì)，水霧噴嘴與出風(fēng)口之間的模擬管道內(nèi)均勻布置有多個(gè)PM2.5顆粒物采樣器；激光多普勒干涉儀、氣壓風(fēng)速計(jì)、PM2.5顆粒物采樣器均與一數(shù)據(jù)處理器通信連接。
[0009]所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述入風(fēng)口處設(shè)置有一壓入式風(fēng)機(jī)，壓入式風(fēng)機(jī)與入風(fēng)口通過(guò)密封膠進(jìn)行密封連接，壓入式風(fēng)機(jī)與一無(wú)極變頻器電路連接。
[0010]所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述模擬管道的底部上均勻布置有多個(gè)通孔，多個(gè)通孔形成排水區(qū)域，模擬管道底部上鉚接有U型排水槽，該U型排水槽與排水區(qū)域相對(duì)應(yīng)；u型排水槽一端與一排水管相連通，該排水管上設(shè)置有一過(guò)濾器。
[0011]所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，模擬管道底部設(shè)置圓心角為90° -120°的圓弧狀固定板，固定板底部上均勻布置有多個(gè)能調(diào)節(jié)高度的支撐柱，使模擬管道的傾斜角度在3° -5°之間。
[0012]所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述模擬管道內(nèi)頂部設(shè)置有至少一根直線滑道，直線滑道上均勻布置有多個(gè)固定位，氣壓風(fēng)速計(jì)、PM2.5顆粒物采樣器均通過(guò)對(duì)應(yīng)的固定桿設(shè)置在對(duì)應(yīng)直線滑道上。
[0013]所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述水霧噴嘴與粉塵發(fā)射器均布置在模擬管道的中線上，水霧噴嘴通過(guò)高壓泵與一儲(chǔ)水箱相連通。
[0014]所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述激光多普勒干涉儀均配置有支架，支架包括一滑軌，滑軌的兩端分別設(shè)置有三腳支撐架，激光多普勒干涉儀設(shè)置在對(duì)應(yīng)的滑軌上，兩個(gè)激光多普勒干涉儀保持同步移動(dòng)。
[0015]所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述每個(gè)間隙上均設(shè)置有多個(gè)測(cè)點(diǎn)，自水霧噴嘴至粉塵發(fā)射器方向上，間隙上的測(cè)點(diǎn)數(shù)量逐步增加。
[0016]一種使用所述實(shí)驗(yàn)裝置的方法，其包括以下步驟:
[0017]打開(kāi)粉塵發(fā)射器，使粉塵隨風(fēng)流的形成穩(wěn)定的粉塵場(chǎng)，與此同時(shí)，打開(kāi)模擬管道后方的水霧噴嘴，形成穩(wěn)定的霧滴場(chǎng)，當(dāng)粉塵-霧滴場(chǎng)相碰撞耦合后，通過(guò)激光多普勒干涉儀、氣壓風(fēng)速計(jì)、PM2.5顆粒物采樣器分別測(cè)定不同情況下不同測(cè)點(diǎn)處的霧滴粒徑、霧滴速度以及通過(guò)霧滴場(chǎng)后的粉塵濃度，并將霧滴粒徑、霧滴速度以及通過(guò)霧滴場(chǎng)后粉塵濃度的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理。
[0018]本發(fā)明提供了一種風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，本發(fā)明能夠模擬大氣環(huán)境中噴霧場(chǎng)下的風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的狀況，能夠測(cè)試不同類(lèi)型噴嘴的降塵效果，為研發(fā)高效噴嘴提供技術(shù)支持；可以選擇性開(kāi)啟噴嘴的數(shù)量及位置，為研發(fā)高效噴霧設(shè)備提供技術(shù)支持；能夠通過(guò)調(diào)整噴霧水壓，研究噴霧水壓對(duì)噴霧降塵效果的影響，為不同噴嘴選擇合適噴水壓力提供技術(shù)支持；通過(guò)控制噴霧場(chǎng)風(fēng)速大小，研究風(fēng)速對(duì)噴霧效果的影響；通過(guò)改變發(fā)射粉塵的粒徑范圍，為研究不同塵源選擇合適的噴霧設(shè)備提供技術(shù)支持，為風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為降塵、控塵提供了理論依據(jù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明中風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明提供了一種風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明提供了一種風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，如圖1與圖2所示的，其包括由有機(jī)玻璃制成的模擬管道I，其中，該模擬管道I 一端設(shè)置有用于導(dǎo)入模擬風(fēng)流的入風(fēng)口 2，另一端設(shè)置有出風(fēng)口 3，模擬管道I靠近入風(fēng)口 2處設(shè)置有粉塵發(fā)射器4，模擬管道I另一端設(shè)置有與粉塵發(fā)射器4相向布置的水霧噴嘴5，顯然的粉塵發(fā)射器4與水霧噴嘴5之間的距離可以根據(jù)需要進(jìn)行合理調(diào)整，比如距離2m、3m、5m等，在此不再一一贅述。粉塵發(fā)射器4產(chǎn)生的塵場(chǎng)隨風(fēng)流向出風(fēng)口 3方向移動(dòng)，水霧噴嘴5產(chǎn)生的水霧向入風(fēng)口 2方向噴射，水霧與塵場(chǎng)在模擬管道I內(nèi)形成耦合沉降區(qū)域，模擬管道I在與耦合沉降區(qū)域?qū)?yīng)處均勻布置有多個(gè)間隙6，每個(gè)間隙6形成激光檢測(cè)區(qū)，模擬管道I兩側(cè)分別設(shè)置有激光多普勒干涉儀7，激光多普勒干涉儀7能掃描對(duì)應(yīng)的激光檢測(cè)區(qū)；模擬管道I與塵場(chǎng)對(duì)應(yīng)處均勻布置有多個(gè)氣壓風(fēng)速計(jì)8，水霧噴嘴5與出風(fēng)口 3之間的模擬管道I內(nèi)均勻布置有多個(gè)PM2.5顆粒物采樣器9 ;激光多普勒干涉儀7、氣壓風(fēng)速計(jì)8、PM2.5顆粒物采樣器9均與一數(shù)據(jù)處理器10通信連接，數(shù)據(jù)處理器10可以采用筆記本電腦、臺(tái)式電腦等設(shè)備。
[0023]本發(fā)明在三相介質(zhì)耦合沉降模擬管道I內(nèi)設(shè)置粉塵發(fā)射器4、氣壓風(fēng)速計(jì)8、PM
2.5顆粒物采樣器9等設(shè)備，粉塵發(fā)射器4按照實(shí)驗(yàn)要求產(chǎn)生一定濃度和不同粒度范圍的粉塵，同時(shí)可以采用風(fēng)機(jī)等設(shè)備提供相應(yīng)風(fēng)速與壓力的風(fēng)流，經(jīng)粉塵發(fā)射器4攜帶一定量粉塵在模擬管道中流動(dòng)，部分風(fēng)流攜帶粉塵擴(kuò)散至三相介質(zhì)耦合沉降模擬管道I中后部，與此同時(shí)，水霧噴嘴5向前方噴出霧滴，霧滴與粉塵在管道中部發(fā)生耦合沉降，激光多普勒分析儀7和PM2.5顆粒物采樣器9以及氣壓風(fēng)速計(jì)8采集模擬管道I內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后含塵風(fēng)流從出風(fēng)口 3吹出，通過(guò)數(shù)據(jù)處理器10分析測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而得到不同實(shí)驗(yàn)條件下風(fēng)流、霧滴及粉塵沉降數(shù)據(jù)，為科學(xué)合理的優(yōu)化噴嘴、調(diào)整噴霧水壓、控制風(fēng)速實(shí)現(xiàn)最佳噴霧效果和研發(fā)噴霧設(shè)備、檢測(cè)噴霧設(shè)備的降塵效果提供可靠的技術(shù)支持。
[0024]更進(jìn)一步的，上述入風(fēng)口 2處設(shè)置有一壓入式風(fēng)機(jī)11，壓入式風(fēng)機(jī)11與入風(fēng)口 2通過(guò)密封膠進(jìn)行密封連接，防止漏風(fēng)；壓入式風(fēng)機(jī)11與一無(wú)極變頻器12電路連接。壓入式風(fēng)機(jī)11可通過(guò)無(wú)極變頻器12實(shí)現(xiàn)0-1000m3/min風(fēng)量的任意調(diào)節(jié)，來(lái)測(cè)定不同風(fēng)速調(diào)節(jié)下對(duì)耦合沉降測(cè)定實(shí)驗(yàn)的影響。
[0025]在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，上述模擬管道I的底部上均勻布置有多個(gè)通孔，多個(gè)通孔形成排水區(qū)域，模擬管道I底部上鉚接有U型排水槽13，該U型排水槽13與排水區(qū)域相對(duì)應(yīng);U型排水槽13 —端與一排水管14相連通，該排水管14上設(shè)置有一過(guò)濾器15，對(duì)含有微米級(jí)粉塵顆粒的污水進(jìn)行凈化處理排放，避免了實(shí)驗(yàn)造成的環(huán)境污染。
[0026]更進(jìn)一步的，模擬管道I底部設(shè)置圓心角為90° -120°的圓弧狀固定板16，固定板16底部上均勻布置有多個(gè)能調(diào)節(jié)高度的支撐柱17，可以通過(guò)調(diào)整支撐柱17使模擬管道I的傾斜角度在3° -5°之間，便于模擬管道I底部污水的流動(dòng)。
[0027]在本發(fā)明的另一較為優(yōu)選的實(shí)施例中，上述模擬管道I內(nèi)頂部設(shè)置有至少一根直線滑道18，直線滑道18上均勻布置有多個(gè)固定位，氣壓風(fēng)速計(jì)8、PM2.5顆粒物采樣器9均通過(guò)對(duì)應(yīng)的固定桿設(shè)置在對(duì)應(yīng)直線滑道18上。顯然的可以設(shè)置多根直線滑道18，以及多個(gè)氣壓風(fēng)速計(jì)8、PM2.5顆粒物采樣器9，從而可以采集到模擬管道I內(nèi)同一斷面不同位置以及多個(gè)斷面的相關(guān)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)采集的全面性。并且氣壓風(fēng)速計(jì)8、PM2.5顆粒物采樣器9可以根據(jù)需要固定在直線滑道18上對(duì)應(yīng)的固定位上，可以根據(jù)需要調(diào)整其不同位置。
[0028]更進(jìn)一步的，上述水霧噴嘴5與粉塵發(fā)射器4均布置在模擬管道I的中線上，從而可以使風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降更加充分，當(dāng)然也可以改變水霧噴嘴5與粉塵發(fā)射器4的布置位置，進(jìn)而獲得其他狀態(tài)下的相關(guān)數(shù)據(jù)。水霧噴嘴5通過(guò)高壓泵19與一儲(chǔ)水箱20相連通，當(dāng)然，其連通過(guò)程中需要對(duì)應(yīng)的連接水管25進(jìn)行連接，為水霧噴嘴5提供水源。
[0029]更進(jìn)一步的，上述激光多普勒干涉儀7均配置有支架，支架包括一滑軌21，滑軌21的兩端分別設(shè)置有三腳支撐架22，激光多普勒干涉儀7設(shè)置在對(duì)應(yīng)的滑軌上，兩個(gè)激光多普勒干涉儀7保持同步移動(dòng)，從而提高了對(duì)激光檢測(cè)區(qū)的檢測(cè)準(zhǔn)確率。
[0030]而且上述每個(gè)間隙6上均設(shè)置有多個(gè)測(cè)點(diǎn)，自水霧噴嘴5至粉塵發(fā)射器4方向上，間隙6上的測(cè)點(diǎn)數(shù)量逐步增加。其具體的如圖2所示的，比如，耦合沉降區(qū)域在模擬管道中的分布分為漸擴(kuò)段23和平滑段24。在距模擬管道I前端4.5m-6.5m之間開(kāi)六條間隔為
0.3m-0.4m、寬度為0.02m_0.03m的間隙6，即由間隙6形成的激光檢測(cè)區(qū)，其中需在漸擴(kuò)段23均勻布置的測(cè)點(diǎn)為四列，在平滑段布置的測(cè)點(diǎn)為兩列，自水霧噴嘴5至粉塵發(fā)射器4方向上，間隙6上的測(cè)點(diǎn)數(shù)量逐步增加，其中靠近水霧噴嘴5 —側(cè)的間隙6標(biāo)號(hào)為1，其余依次為2、3、4、5、6，其中I列測(cè)點(diǎn)數(shù)量為三個(gè)，2列測(cè)點(diǎn)數(shù)量為五個(gè)，3列測(cè)點(diǎn)數(shù)量為七個(gè)，4列測(cè)點(diǎn)數(shù)量為九個(gè)，5列和6列測(cè)點(diǎn)數(shù)量為十三個(gè)，激光多普勒干涉儀7在滑軌21與三腳支撐架22的調(diào)整下分別對(duì)上述五十一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，得出霧滴場(chǎng)霧滴粒徑大小的分布數(shù)據(jù)，獲取更為詳盡的數(shù)據(jù)。
[0031]本發(fā)明還提供了一種使用所述實(shí)驗(yàn)裝置的方法，其包括以下步驟:
[0032]打開(kāi)粉塵發(fā)射器4，使粉塵隨風(fēng)流的形成穩(wěn)定的粉塵場(chǎng)，與此同時(shí)，打開(kāi)模擬管道I后方的水霧噴嘴5，形成穩(wěn)定的霧滴場(chǎng)，當(dāng)粉塵-霧滴場(chǎng)相碰撞耦合后，通過(guò)激光多普勒干涉儀7、氣壓風(fēng)速計(jì)8、PM2.5顆粒物采樣器9分別測(cè)定不同情況下不同測(cè)點(diǎn)處的霧滴粒徑、霧滴速度以及通過(guò)霧滴場(chǎng)后的粉塵濃度，并將霧滴粒徑、霧滴速度以及通過(guò)霧滴場(chǎng)后粉塵濃度的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理。能夠測(cè)試不同類(lèi)型噴嘴的降塵效果，為研發(fā)高效噴嘴提供技術(shù)支持；可以選擇性開(kāi)啟噴嘴的數(shù)量及位置，為研發(fā)高效噴霧設(shè)備提供技術(shù)支持；能夠通過(guò)調(diào)整噴霧水壓，研究噴霧水壓對(duì)噴霧降塵效果的影響，為不同噴嘴選擇合適噴水壓力提供技術(shù)支持；通過(guò)控制噴霧場(chǎng)風(fēng)速大小，研究風(fēng)速對(duì)噴霧效果的影響；通過(guò)改變發(fā)射粉塵的粒徑范圍，為研究不同塵源選擇合適的噴霧設(shè)備提供技術(shù)支持，為風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為降塵、控塵提供了理論依據(jù)。
[0033]為了更進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，以下列舉更為詳盡的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]實(shí)驗(yàn)裝置包括有模擬管道I內(nèi)設(shè)置有三條直線滑道18并列安裝在模擬管道I頂部，水平間距為0.3m-0.4m。模擬管道I由厚度0.0lm-0.03m的有機(jī)玻璃搭配剛骨架制成，外部輪廓是半徑為1.5m的圓形，模擬管道I總長(zhǎng)度為10m，模擬管道I圓形模擬管道能更好保證風(fēng)流的穩(wěn)定。直線滑道18為8m-10m，用來(lái)移動(dòng)氣壓風(fēng)速計(jì)8進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定，每個(gè)斷面按照上、下、左、右、中五個(gè)位置相距0.4m-0.6m的距離來(lái)安放氣壓風(fēng)速計(jì)8。利用氣壓風(fēng)速計(jì)8收集模擬管道5內(nèi)不同斷面和同一斷面不同位置的風(fēng)速，為氣載粉塵運(yùn)移規(guī)律的總結(jié)提供依據(jù)。
[0035]更進(jìn)一步的，模擬管道I內(nèi)設(shè)置五個(gè)PM 2.5顆粒物采樣器9，通過(guò)固定桿安設(shè)在直線滑道18上，分別測(cè)定距離模擬管道I之出風(fēng)口 3前端2m、3m、4m、5m、6m、7m、Sm處不同斷面的粉塵濃度分布情況，每個(gè)斷面按照上、下、左、右、中五個(gè)位置分別安設(shè)相距0.4m-0.6m的五個(gè)PM 2.5顆粒物采樣器9。通過(guò)PM 2.5顆粒物采樣器9可收集模擬管道5內(nèi)不同斷面和同一端面不同位置的粉塵濃度，為氣載粉塵運(yùn)移規(guī)律的確定提供支持。
[0036]并且在距模擬管道I之出風(fēng)口 3前端6m_8m處安設(shè)一個(gè)半徑為0.4m_0.5m的圓形板和一個(gè)中間桿組成的噴霧結(jié)構(gòu)，在噴霧結(jié)構(gòu)上安設(shè)均勻分布的八到十個(gè)水霧噴嘴5，中間桿安設(shè)均勻分布的三到五個(gè)水霧噴嘴5?？砂凑諏?shí)驗(yàn)要求控制噴嘴數(shù)量實(shí)現(xiàn)噴霧，來(lái)測(cè)定噴嘴個(gè)數(shù)對(duì)降塵效率的影響。水霧噴嘴5通過(guò)高壓泵19與一儲(chǔ)水箱20相連通，為水霧噴嘴5提供水源，儲(chǔ)水箱20的半徑為lm-2m、高lm_2m，能夠?yàn)樗F噴嘴5提供不同大小的水壓，來(lái)測(cè)定水壓與霧滴場(chǎng)霧滴直徑的之間的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)最佳噴霧效果優(yōu)選不同大小水壓做技術(shù)支持。
[0037]模擬管道I模擬管道底部每隔0.5m開(kāi)一個(gè)半徑為0.0lm的圓形圓孔共十六到二十個(gè)，使用鉚接將Sm-1Om長(zhǎng)的U型排水槽13安設(shè)在模擬管道I模擬管道圓形底部，由噴霧降塵產(chǎn)生的污水通過(guò)圓孔流入U(xiǎn)型排水槽13，并在U型排水槽13后端連接該排水管14，將污水引入過(guò)濾器15內(nèi)，其中過(guò)濾器15為保安過(guò)濾器，，對(duì)含有微米級(jí)粉塵顆粒的污水進(jìn)行凈化處理排放，避免實(shí)驗(yàn)造成的環(huán)境污染。
[0038]而且模擬管道I底部設(shè)置90° -120°圓弧狀，厚度為0.02m_0.03m的鐵板來(lái)固定住模擬管道1，下端焊接高度為0.4m-0.6m的支撐柱17，并在支撐柱17底部使用調(diào)節(jié)螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)高度的調(diào)節(jié)，使模擬管道I整體有3° -5°的傾斜度，便于模擬管道I底部污水的流動(dòng)。
[0039]更進(jìn)一步的，在模擬管道I之入風(fēng)口 2安設(shè)壓入式風(fēng)機(jī)11，并在端面處開(kāi)一個(gè)與風(fēng)機(jī)出口形狀相吻合的通風(fēng)口，并采用密封膠對(duì)連接處進(jìn)行密封，防止漏風(fēng)。壓入式風(fēng)機(jī)11可通過(guò)無(wú)極變頻器12實(shí)現(xiàn)0-1000m3/min風(fēng)量的任意調(diào)節(jié)，來(lái)測(cè)定不同風(fēng)速調(diào)節(jié)下對(duì)耦合沉降測(cè)定實(shí)驗(yàn)的影響。
[0040]而且在距模擬管道I之出風(fēng)口 3前端4.5m-6.5m之間開(kāi)六到八條條間隔為
0.3m-0.4m、寬度為0.02m_0.03m的間隙6，通過(guò)安設(shè)三腳支撐架22來(lái)調(diào)整激光多普勒干涉儀7測(cè)定高度，并將該激光多普勒干涉儀7安設(shè)在長(zhǎng)度為2m-4m的滑軌21上，便于按照?qǐng)D2所示的測(cè)點(diǎn)使用激光多普勒干涉儀7對(duì)霧滴粒徑、速度進(jìn)行測(cè)定。
[0041]當(dāng)然，以上說(shuō)明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于風(fēng)流-霧滴-粉塵三相介質(zhì)耦合沉降的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括由有機(jī)玻璃制成的模擬管道，其特征在于，該模擬管道一端設(shè)置有用于導(dǎo)入模擬風(fēng)流的入風(fēng)口，另一端設(shè)置有出風(fēng)口，模擬管道靠近入風(fēng)口處設(shè)置有粉塵發(fā)射器，模擬管道另一端設(shè)置有與粉塵發(fā)射器相向布置的水霧噴嘴，粉塵發(fā)射器產(chǎn)生的塵場(chǎng)隨風(fēng)流向出風(fēng)口方向移動(dòng)，水霧噴嘴產(chǎn)生的水霧向入風(fēng)口方向噴射，水霧與塵場(chǎng)在模擬管道內(nèi)形成耦合沉降區(qū)域，模擬管道在與耦合沉降區(qū)域?qū)?yīng)處均勻布置有多個(gè)間隙，每個(gè)間隙形成激光檢測(cè)區(qū)，模擬管道兩側(cè)分別設(shè)置有激光多普勒干涉儀，激光多普勒干涉儀能掃描對(duì)應(yīng)的激光檢測(cè)區(qū)；模擬管道與塵場(chǎng)對(duì)應(yīng)處均勻布置有多個(gè)氣壓風(fēng)速計(jì)，水霧噴嘴與出風(fēng)口之間的模擬管道內(nèi)均勻布置有多個(gè)PM2.5顆粒物采樣器；激光多普勒干涉儀、氣壓風(fēng)速計(jì)、PM2.5顆粒物采樣器均與一數(shù)據(jù)處理器通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，上述入風(fēng)口處設(shè)置有一壓入式風(fēng)機(jī)，壓入式風(fēng)機(jī)與入風(fēng)口通過(guò)密封膠進(jìn)行密封連接，壓入式風(fēng)機(jī)與一無(wú)極變頻器電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，上述模擬管道的底部上均勻布置有多個(gè)通孔，多個(gè)通孔形成排水區(qū)域，模擬管道底部上鉚接有U型排水槽，該U型排水槽與排水區(qū)域相對(duì)應(yīng)；u型排水槽一端與一排水管相連通，該排水管上設(shè)置有一過(guò)濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，模擬管道底部設(shè)置圓心角為90° -120°的圓弧狀固定板，固定板底部上均勻布置有多個(gè)能調(diào)節(jié)高度的支撐柱，使模擬管道的傾斜角度在3° -5°之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，上述模擬管道內(nèi)頂部設(shè)置有至少一根直線滑道，直線滑道上均勻布置有多個(gè)固定位，氣壓風(fēng)速計(jì)、PM2.5顆粒物采樣器均通過(guò)對(duì)應(yīng)的固定桿設(shè)置在對(duì)應(yīng)直線滑道上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，上述水霧噴嘴與粉塵發(fā)射器均布置在模擬管道的中線上，水霧噴嘴通過(guò)高壓泵與一儲(chǔ)水箱相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，上述激光多普勒干涉儀均配置有支架，支架包括一滑軌，滑軌的兩端分別設(shè)置有三腳支撐架，激光多普勒干涉儀設(shè)置在對(duì)應(yīng)的滑軌上，兩個(gè)激光多普勒干涉儀保持同步移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，上述每個(gè)間隙上均設(shè)置有多個(gè)測(cè)點(diǎn)，自水霧噴嘴至粉塵發(fā)射器方向上，間隙上的測(cè)點(diǎn)數(shù)量逐步增加。
9.一種使用如權(quán)利要求1所述實(shí)驗(yàn)裝置的方法，其包括以下步驟: 打開(kāi)粉塵發(fā)射器，使粉塵隨風(fēng)流的形成穩(wěn)定的粉塵場(chǎng)，與此同時(shí)，打開(kāi)模擬管道后方的水霧噴嘴，形成穩(wěn)定的霧滴場(chǎng)，當(dāng)粉塵-霧滴場(chǎng)相碰撞耦合后，通過(guò)激光多普勒干涉儀、氣壓風(fēng)速計(jì)、PM2.5顆粒物采樣器分別測(cè)定不同情況下不同測(cè)點(diǎn)處的霧滴粒徑、霧滴速度以及通過(guò)霧滴場(chǎng)后的粉塵濃度，并將霧滴粒徑、霧滴速度以及通過(guò)霧滴場(chǎng)后粉塵濃度的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理。
【文檔編號(hào)】G01N15/04GK104198344SQ201410406969
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】聶文, 程衛(wèi)民, 周剛, 崔向飛, 馬有營(yíng), 于海明, 馬驍, 王飛 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)