为探究煤炭生产过程中呼吸性粉尘难以捕捉且对人体造成伤害的问题,提出超音速水雾荷电降尘技术。基于荷电雾化机理,研究电极环直径、电极间距、电压3因素对超音速气动液滴荷电、雾化效果的影响。利用网状目标法测量雾滴群电流并计算荷质比,采用SPSS软件分析3因素与雾滴荷质比之间的相关性,并用激光粒度仪测量雾滴粒径。最后,采用最优荷电雾化参数进行喷雾降尘试验。研究结果表明各因素对荷电效果的影响次序为电压>电极间距>电极环直径;雾滴粒径随电压的升高而减小,随电极间距的增大先增大后减小,随电极环直径的增大先减小后增大;当电压12 kV,电极间距2.5 cm,电极环直径6 cm时,超音速荷电水雾降尘效果最佳,与普通水雾降尘相比,全尘降尘效率提高12.4%,呼尘降尘效率提高49.6%。

为了研究阀芯结构对双流体喷雾粒子特性的影响,提升喷雾效果,运用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对不同阀芯结构的双流体喷雾雾滴粒径、轴向速度以及雾滴数目进行了测试,并对测量结果进行了分析和讨论。结果表明随着轴向距离的增大,雾滴索特平均直径(SMD)、算术平均直径(AMD)呈先增大后趋于平缓的趋势,轴向速度以及湍流脉动速度均呈减小趋势,雾滴数目呈先增大后减小的趋势;随着气液压力比的增大,SMD呈先增大后减小的趋势,而AMD、轴向速度以及雾滴数目均呈减小趋势;阀芯的喉口直径、出口直径的减小均有利于喷雾效果的提升,但同时导致速度稳定性变差;当喉口直径为1.5mm、出口直径为2.5mm时,与原始阀芯结构相比,雾滴数目和雾滴轴向速度分别增大了82.43%和22.31%,SMD和AMD分别减小了52.18%和21.47%,综合喷雾效果得到了大幅提升。

针对目前气动雾化喷嘴结构复杂、雾化液滴不均匀等问题，基于气动雾化机理，设计了液相通道直径为0.5mm、1.0mm、1.5mm的3种型号气动雾化喷嘴，以自来水为试验工质，利用相位多普勒粒子测量仪，通过试验探究了气液比、液相通道直径以及液相压力对于雾化形成的液滴粒径和雾化角造成的影响。试验表明，随着气液比及液相压力的增大，液滴粒径逐渐减小，雾化角逐渐变大，雾化效果趋好。

针对目前气动雾化喷嘴结构复杂、雾化液滴不均匀等问题,设计了气相通道斜度为30°,45°,60°的3种喷嘴,基于气动雾化机理,以自来水为试验工质,利用相位多普勒粒子测量仪检测了气液比、气相通道开口斜度及气相压力对雾滴粒径、喷雾宽度以及雾化沉积量的影响。结果表明:气液比相比于气相通道开口斜度、气相压力参数对雾滴粒径的影响明显;随着气液比的增大,雾滴粒径变小,雾化颗粒更加均匀;气液比对喷雾宽度的影响同样十分明显,随着气液比增加,雾化角变大,喷雾宽度增加,且喷雾宽度内的雾滴沉积量呈现正态分布。设计的气动雾化喷嘴可使雾化效果得到较大改善。