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检测用凝聚式气溶胶发生器的高压改造_吴宪,石岩

两类凝结过程的发生都需要过饱和的蒸汽和凝结核,但是,两类凝结过程的实现的难易程度是不一样的,非匀质成核凝结所需的饱和比远小于匀质成核凝结所需的饱 和比,也就是说,非匀质成核凝结比匀质成核凝结来实现起
下载次数:559 浏览次数:1230发布时间:2017-12-23 16:39
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压缩空气系统中需要对压缩空气进行预处理,行业内的通常做法是采用多级分离过滤装置来将压缩空气中的固体颗粒和液态油雾过滤掉。压缩空气过滤器测试用气溶胶发生器用于其过滤效率检测,其发生的气溶胶实际为混合物质的微小粒子,使气溶粒子在压缩空气中通过过滤器,检测过滤器前后的粒子浓度从而得到该过滤器的过滤效率。对于不同的粒子浓度和粒子粒径,过滤器会有不同的过滤效率,这需要气溶胶发生器能够调节粒子粒径和粒子浓度。目前检测用气溶胶发生主要有凝聚式、振动式、喷嘴式等方式。喷嘴式是最早的粒子发生方法,其适用于各种压力环境下的粒子发生,但对于要求粒子浓度和粒子粒径可控性的情况,只有凝聚式气溶胶发生器能够满足要求。刘志军曾研制过高效空气过滤器测试用气溶胶发生器,该发生器为“冷凝式单分散气溶胶发生器”,该气溶胶发生器不能直接用于高压系统的过滤器检测,但其验证了高压下的气溶胶发生器的可行性。收林秉乐教授为搭建DOP 法滤料检测试验台曾研制过超小DOS 粒子单分散气溶胶发生器,但没有将技术向社会推广,也没有形成稳定的产品。刘志军的研究中成功研制了气溶胶发生器的原型机,通过实验验证了其各方面的性能,并将其具体设计参数和运行参数初步确定。本研究在其基础上对凝聚式气溶胶发生器进行高压运行下的改造。1 凝聚式气溶胶发生器的发生原理1. 1 凝聚式气溶胶发生器文献[7]综述了凝聚式发生单分散气溶胶的条件。通过控制凝结核和蒸汽的浓度,并使其在控的条件下冷凝而发生单分散气溶胶。凝聚式气溶胶发生器里,首先压缩空气通过喷嘴形成喷雾,喷雾形成的液滴干燥后形成凝结核,将凝结核和另一种蒸汽相混合,冷却后蒸汽将凝结在凝结核上,最终形成分散度较好的气溶胶。如图1 所示。凝聚式气溶胶发生原理,即通过蒸汽在凝结核上降温凝结,形成气溶胶粒子。整个过程既要产生可用的适量凝结核,又要产生适量的用于凝结的蒸汽,最后再让蒸汽在凝结核上降温凝结,这三个过程是气溶胶发生的关键。从文献[2]中可以得出这样的结论: 凝结是饱和蒸汽凝结在凝结核上集聚,最后生长成较大液滴粒子的过程。过饱和蒸汽和凝结核是发生凝结的必要的物质条件凝过程根据有无外来凝结核的参与,可分为均质成核和非均质成核两类基本的凝结过程。两类凝结过程的发生都需要过饱和的蒸汽和凝结核,但是,两类凝结过程的实现的难易程度是不一样的,非匀质成核凝结所需的饱和比远小于匀质成核凝结所需的饱和比,也就是说,非匀质成核凝结比匀质成核凝结来实现起来更容易。另外,根据开尔文效应,只有当蒸汽的饱和比S > 1 时才会发生冷凝现象,并且对于给定冷凝温度的特定饱和蒸汽来说,其饱和比S 越高,发生冷凝的临界直径越小,实现起来更容易,而实际上,在较的温度和压力下要想大幅度的提高蒸汽的过饱和度是很困难的。2 气溶胶发生器的设计气溶胶发生器的发生过程包含3 种不同的参与物质、4 个主要的作用容器以及相应的环境设备和检测设备,整个设计过程包括对发生流程、应物质、制造工艺和过程控制的相互协调和不断修正。已有的气溶胶发生器的初始压力情况和出口压力与设计目标相差较大,现有的气溶胶发生器出口压力值约为0. 1 MPa( 即为常压) ,改造目标为出口最大压力为0. 5 ~ 1 MPa,主要的设计目标即为整体改造为能承受高压即可,原理和流程基本不变,但在具体的各部分元件也均有改变。

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