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平面驻波声场中声波除尘研究

蒋华刚  
【摘要】: 现在人们对生活环境越来越重视,但工农业生产过程中一些排放物质往往又损坏着环境。同时人们日常生活和一些工业生产对降低空气中粉尘浓度也提出了较高的要求。现在工业中需要性能稳定、造价低廉、没有二次污染、易于操作并除尘效率较高的除尘设备。但现有比较成熟的除尘设备都存在着这样或那样的缺点。声波除尘也正是在这样的环境中被提出来的。和现在工业上使用的主要的除尘设备比较,声波除尘技术还不成熟,市场上的声波除尘产品也非常少,但声波除尘有着其它除尘设备无法比拟的优点,已被不少人看好并着手探讨,并在一些地方开发应用。但现行声波除尘技术在理论研究上较多,而实际实验资料却非常缺乏。本实验就是在这样的条件下进行的,并预期对声波除尘技术的发展在实验方面做出贡献。 本文通过实验的方法,以500Hz—1500Hz的音频信号形成的平面驻波声场和含尘气体作为研究对象,得出部分影响声波除尘的因素。在实验过程中,用于除尘的含尘气体混合物采用人过生成的方式,采用纯净的压缩空气气源,使用陕西师范大学锅炉房烟道中静电除尘的粉尘,并对其进行筛分以进行研究不同粒径的除尘效率与其对应的声压及流速等问题的关系,同时专门设计了便于控制的粉尘分散系统以形成稳定的粉尘气源。为了更加容易并直观地观察除尘情况,除尘室为自行设计的直径为130mm,长为1000mm的管道,并使用透明的有机玻璃制成。声场产生系统中使用音频信号发生器,通过功率放大器,最后经大功率的扬声器发出纯音以形成稳定的声场。在空气粉尘含量检测系统中,使用个体粉尘采样器进行除尘前后粉尘浓度的检测,并对检测前后滤膜质量进行称重从而通过计算分析得出在该条件下空气粉尘浓度情况。通过采集到的数据,最终分析出了部分影响平面驻波声场中声波除尘效率的一些因素和与其所处部分环境参量和不同输入参数之间的关系。在实验过程中,粉尘浓度可以通过对压缩气体输入气压或流量的调节而实现,除尘室内声场分布可以通过对输入纯音频率的调节而实现,声场强度的调节可以通过对输入电功率的调节而实现。 本文先通过理论探讨,研究了声波除尘效率受声波频率、粉尘粒径及粉尘密度等参数的影响,最后通过实验数据采集并分析,主要得出了如下一些结论: 1平面驻波场中平面声波除尘效率受频率的影响显著。在其它条件不变的情况下,频率越低除尘效果越好。 2平面驻波场中平面声波除尘效率受声压的影响显著。在其它条件不变的情况下,除尘效率随声压的升高而升高。但当声压级达到149dB左右时,除尘效率会下降。 3平面驻波场中平面声波除尘效率受粉尘粒径的影响。 4平面驻波场中平面声波除尘效率受含尘气体流速的影响显著。在其它条件不变的情况下,除尘效率随流速的增大而下降。对于可吸入性粉尘而言,平面驻波声场中声波除尘时的风速尽可能小于4.4-5.7cm/s。 5驻波场中平面声波除尘效率受含尘气体粉尘浓度的影响。在其它条件不变的情况下,粉尘浓度越小,除尘效率越差。 6综合以上情况,如果对空气洁净度要求不高,可以直接使用声波除尘,如果对空气洁净度要求较高,则需要其它设备与声波除尘设备配合使用会得到更加好的效果。


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