空气处理过程中液滴产生机理及传播特性基础研究

Entrainment phenomena exist in some air handling process and they affect the application of the air handling process. Previous work will be focus on the formation mechanism of the droplets during air handling process. The influence of liquid characteristics, shape of surface, and air characteristics on formation of liquid droplets. Then the research of droplet-to-droplet impact process, droplet-to-wall impact process and droplet-to-liquid film impact process will be done. The effects of velocity, contact angle, droplet diameter, viscosity and surface tension coefficient on impact process were investigated in detail and the theoretical model will be established. Based on these models, the effects of operating conditions such as gas velocity, liquid velocity, gas-liquid interface shape and gas-liquid interface area on the droplets characteristics will be examined. A new method based on the hydrophobic material undertaking and image processing which is aimed to measurement the droplets concentration and droplets size distribution will be developed. Based on the formation mechanism and transmission characteristics, this project puts forward a novel control method of the droplets formation and a capture method for the droplets during transmission.

本项目将从普遍存在于空气处理过程中的液滴挟带现象出发，研究液滴产生机理，探索液膜的液体物性，壁面特性，空气特性对液滴产生过程的影响；单个流道中不同气液比情况下，气液的流动状态的变化，以及对生成液滴状态的影响。研究液滴传播过程中主要存在的液滴撞击固体壁面，液滴撞击液膜表面和液滴与液滴碰撞等过程。探究碰撞中，液滴特性，空气特性等与碰撞后生成液滴的直径，数量，速度等之间的关系，构建单个液滴碰撞理论模型。基于液滴产生机理及传播特性研究气液接触面形状，气液接触面比表面积，空气流速，液体流速等宏观特性参数与液滴速度，液滴浓度和液滴粒径分布等宏观液滴特性之间的关系，构建液滴传播特性理论模型，为空气处理设备性能优化提供理论支撑。开发出一种基于疏水材料承接及图像处理的液滴浓度和液滴粒径分布的测量方法。依据空气处理过程中液滴的产生机理及传播特性，提出抑制液滴产生以及控制液滴传播的方法。

为了优化空气处理过程中空气品质与节约空气处理过程能耗为出发点，以增强空气处理设备可用性为目的，本项目研究建筑环境设备中液膜流动性稳定机制、液滴的产生机理及整个传播过程的传播特性。研究空气处理设备中气液交互场所内液体流动模型，建立液膜稳定流动理论基础。以此为基础研究液滴在不同场所内碰撞、传播过程，实验探究了液滴碰撞过程并以此为基础建立统计模型，并在此基础上提出液滴行为理论基础。研究高压电晕下冷凝表面的液滴脱除行为，并提出基于高压电晕的不同表面的冷凝液滴脱除理论基础。提出一种基于疏水材料承接及图像处理的液滴浓度和液滴粒径分布的测量方法。实验研究液滴表面张力，液体密度及材料疏水角与液滴投影直径之间的关系，建立液滴表面张力，液体密度，材料疏水角和实际液滴之间的数学模型。本项目建立了空气处理过程中，液滴产生过程物理模型（即液滴从液膜分离过程微观物理模型）和液滴传播特性物理模型。系统研究了液膜中液滴产生，单个液滴撞击固体壁面，单个液滴撞击液膜表面，单个液滴之间的相互撞击等过程。得出空气处理过程中液滴宏观特性的物理模型。提出新型的液滴特性测量方法，为液滴特性的测量提供较为可靠的技术手段。基于空气处理过程中液滴宏观特性的物理模型，通过空气处理设备自身及运行参数改善，提出抑制液滴挟带现象以及电晕下液滴脱除的方法。该项目的研究成果为空气处理设备性能优化提供了理论支撑。