气浮工艺中金属微孔管制造微气泡的研究

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本文主要研究了用金属微孔管制造微气泡,这是一种比较新颖的气泡制造方法。它是通过金属管内外压差提供推动力,推动管内气体从管上的微孔流出,在表面张力、惯性力、浮力等力的作用下,在管外壁形成微气泡,管外高速流过的剪切流把气泡带走,形成气液混合水。并探讨了管内外压差、气液比等因素对形成气泡大小和数量的影响,最后对产生的气泡进行了气浮效果测试。本课题通过对气泡制造系统的释气量和气泡直径的测试,对该气泡制造系统进行了分析和评价。实验过程中采用了间歇式释气量测试方法,该测试方法能较直观、较准备的测定气泡制造系统的释气量,且装备简单、操作方便。同时,本课题除采用气泡稳定时间进行定性测定外,还采用了数码显微摄像技术对从气泡发生器流出的气液混合水进行摄像,准确测定水中微气泡的直径分布情况。实验结果表明:产生的微气泡的直径在20~70μm之间变化,数密度在1.3×103~8.2×103个/mm3之间;随着膜管内外压差的增大,产生的微气泡的直径逐渐变小,当膜管内外压差由0.045MPa增大到0.075MPa时,产生的微气泡的平均直径由53μm减小到40μm;随着气液比减小,产生的微气泡直径也逐渐变小,当气液比由1:2减小到1:4时,产生的微气泡平均直径由48.5μm减小到39.2μm;膜管内外压差增大时,气体利用率提高,水中产生的微气泡的数密度也逐渐增大,当膜管内外压差由0.045MPa增大到0.075MPa时,气体利用率由30.2%增加到82.2%,数密度由1.3×103个/mm3增加到8.2×103个/mm~3。并对该气泡制造系统制造的气泡进行了气浮效果测试,测试了不同气液比、不同气浮时间、不同絮凝剂用量、不同悬浮物浓度下悬浮物的去除率,实验结果表明水中悬浮物的去除率可达90%,取得了良好的气浮效果。对实验数据进行了分析,讨论了不同气液比,气浮时间、絮凝剂用量、悬浮物浓度对气浮效果的影
中文摘要第2-4页
英文摘要第4-5页
1 前言第9-14页
    1.1 气浮技术的概念与优点第9-10页
    1.2 气泡的应用第10页
    1.3 气浮工艺中常用的气泡制造方法第10-12页
        1.3.1 电解法制造气泡第10-11页
        1.3.2 散气法制造气泡第11-12页
        1.3.3 压力溶气法制造气泡第12页
    1.4 课题的研究目的及意义第12-14页
2 气泡形成机理与性能测试方法第14-29页
    2.1 气泡制造技术的研究概况第14-15页
    2.2 气泡形成机理第15-20页
        2.2.1 液面下孔口处气泡形成机理第15-18页
        2.2.2 压力溶气析出气泡机理第18-20页
    2.3 气泡制造技术性能及测试方法第20-29页
        2.3.1 气泡制造技术的主要评价参数第20-22页
        2.3.2 气液混合水中释气量的测定方法第22-24页
        2.3.3 气泡直径的测定第24-29页
3 实验方法与装置第29-35页
    3.1 实验用气泡发生器系统第29-30页
    3.2 实验中溶气效率测定方法第30-31页
        3.2.1 实验用释气量测定方法的选择第30页
        3.2.2 实验用释气量测定装置及方法第30-31页
    3.3 气泡直径的测定第31-34页
        3.3.1 气泡稳定时间第31-32页
        3.3.2 显微摄像法第32-34页
    3.4 实验用气浮分离装置第34-35页
4 释气量测试结果及分析第35-40页
    4.1 实验设计工况范围第35页
    4.2 释气量的测试结果第35-39页
    4.3 本章小结第39-40页
5 气泡直径测试结果与分析第40-57页
    5.1 气泡稳定时间第40-45页
        5.1.1 气泡稳定时间的测定工况第40页
        5.1.2 气泡发生器生成气泡的稳定时间第40-45页
    5.2 显微摄像第45-47页
        5.2.1 显微摄像法的工况第45页
        5.2.2 显微摄像法测试结果第45-47页
    5.3 显微摄像结果和微气泡直径分布第47-56页
        5.3.1 压差恒定不同气液比下显微摄像结果和微气泡直径分布第47-50页
        5.3.2 气液比恒定不同压差下显微摄像结果和微气泡直径分布第50-52页
        5.3.3 常压下气液混合水中释放的微气泡第52-54页
        5.3.4 水中添加絮凝剂对生成气泡大小的影响第54-56页
    5.4 本章小结第56-57页
6 气泡发生器的气浮效果测试第57-65页
    6.1 气泡发生器的气浮效果测试工况第57-59页
        6.1.1 工况1:进水速度恒定,不同进气量条件气浮效果测定第58页
        6.1.2 工况2:不同气浮时间条件下气浮效果测定第58页
        6.1.3 工况3:添加不同絮凝剂量条件下气浮效果测定第58-59页
        6.1.4 工况4:不同悬浮物浓度条件下气浮效果测定第59页
    6.2 气泡发生器的处理效果第59-63页
        6.2.1 工况1:进水速度恒定,不同进气量条件气浮效果测定第59-61页
        6.2.2 工况2:不同气浮时间条件下气浮效果测定第61-62页
        6.2.3 工况3:添加不同絮凝剂量条件下气浮效果测定第62-63页
        6.2.4 工况4:不同悬浮物浓度条件下气浮效果测定第63页
    6.3 本章结第63-65页
7 结论第65-66页
附图第66-69页
参考文献第69-72页
研究生期间发表文章第72-74页
致 谢第74页
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