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水力空化强化效应实验研究

利用空化释放出的能量对过程进行强化,是一种新的能量利用方法。水力空化发生时空化泡溃灭产生的高温、高压等极端环境,可以使水分子键裂解,产生自由基。由于自由基具有很高的活性,所产生的活化效应是促进化学过程强化的根本原因。同时,在空化流场中产生的高射流、冲击波和剧烈湍动等机械效应,是促进物理过程强化的主要原因。为了探求水力空化强化效应的机制和效果,寻求影响空化强化效应的基本规律,本论文就此开展了如下研究工作:设计建立实用有效的水力空化实验装置;建立空化自由基捕捉新方法,并以此定量检测水力空化羟自由基,研究空化羟自由基产量与空化强度的关系,研究各种因素对空化自由基产量的影响,以寻求最佳空化强化条件;在此基础上,进行了水力空化对含罗丹明B有机废水降解处理、对含产气肠杆菌生物污水杀菌处理研究,实验检验水力空化的强化效果;根据计算流体力学理论对空化流场进行数值模拟,从理论上验证水力空化的发生效果。研究结果表明:亚甲基蓝分光光度计法,能够成功地  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

多孔板水力空化装置及其强化效应的实验研究

水力空化技术是一种崭新的和前沿的水处理技术。与超声空化相比,水力空化具有反应装置简单、能耗相对小、操作方便、维护费用低、易实现规模化等优点。然而,该技术尚处于基础理论研究和实验阶段,不论在理论上,还是在实验上都存在许多问题需要去研究和解决。利用空化释放的能量对过程进行强化,是一种新的能量利用方法。空泡在液体中运动和溃灭时产生的局部高温高压、冲击波、高速射流等极端物理条件,能使在一般条件下难以实现的化学反应得以实现,可以使水分子键裂解,产生自由基。由于自由基具有很高的活性,所产生的活化效应是促进化学过程强化的根本原因。为研究水力空化装置及系统的空化特性,探求水力空化强化效应的机制和效果,寻求影响空化强化效应的基本规律,本论文就此开展了如下研究工作:(1)设计建立实用有效的水力空化实验装置,利用几种不同的多洞孔板空化发生器,对水力空化装置及系统的空化特性进行了试验研究。多洞孔板的水力特性试验结果表明:增大多洞孔板的进口压力,可以增加...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏大学
江苏大学

2A02铝合金的激光空化强化机理与羟自由基影响实验研究

空化是水利机械中的一种特有现象,通常会造成空蚀破坏,严重时甚至引发事故。由于空化中会产生空泡溃灭微射流和冲击波现象,促使研究人员利用空化所产生的极端物理条件进行空化强化方面的研究。激光空化泡具有球对称性好、易控制等优点,正逐渐成为空化领域的研究热点。本文探究了激光空化机理,实验研究了激光能量和离焦量对于2A02靶材机械性能的影响;验证了激光空化与水力空化和超声波空化类似,空化过程中会产生羟自由基,同时分析了激光能量和离焦量对于羟自由基含量的影响,提出将羟自由基浓度作为激光空化强度的特征值用来表征激光空化对于2A02靶材机械性能的影响,并最终确定了激光空化的最佳实验参数以及用于衡量2A02靶材性能强化效果的羟自由基浓度阈值,获得了以下主要结论和研究成果:(1)实验研究不同激光能量和离焦量下,激光空化对于2A02靶材表面残余应力和表面形貌的影响,获得了空泡溃灭过程中空泡微射流、冲击波以及激光冲击对靶材的作用机理,探究了激光空化强化机...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

《兰州理工大学学报》2008年05期
兰州理工大学学报

水力空化强化效应的实验研究

水力空化作为一种新型的氧化技术在美国、印度等国家得到较为广泛的研究[1,2].相关研究工作国内报道甚少[3].空化发生时伴随空化泡溃灭瞬间的能量释放,可以实现对过程的强化,达到增效、节能、降耗的效果.本文采用亚甲基蓝(MB)作为·OH捕捉剂,利用可见分光光度法,通过测定亚甲基蓝溶液吸光强度,间接测定空化·OH产量.研究水流空化数、操作参数、几何参数等对水力空化装置空化效果的影响,为寻求适宜的空化条件以达到最佳的空化强化效应提供实验依据.1水力空化的降解机理水力空化是液体流过一个收缩装置(如几何孔板、文丘里管等)时会产生压降,溶解在液体中的气体会释放出来.当压力降至液体的饱和蒸汽压甚至以下时,由于液体的剧烈汽化而产生大量空化泡,空化泡将随液体流动形成两相流动.随着压力的降低,气泡不断膨胀,当压强恢复时气泡瞬时溃灭产生高温(1 000~5 000 K)和瞬时高压(1~5×107Pa),即形成所谓的“热点”[4].当流场压力升高时,空...  (本文共5页) 阅读全文>>

《科学技术与工程》2019年18期
科学技术与工程

空化技术理论及应用研究进展

一般科研项目(2017HG09)资助1873年英国力学家、物理学家、工程师O.雷诺(Osborne Reynolds)预言:船在行进过程中,船桨和水之间的高速对相对运动会产生影响船桨性能的真空腔体。而随后,1897年S. W.巴纳比(S. W. Barna-by)和C. A.帕森斯(C. A. Parsons)在“果敢号”鱼雷艇和几艘蒸汽机船相继发生推进器效率严重下降事件后,开始研究,提出“空化”概念,并指出是液体和物体之间存在高速相对运动的场合就可能出现空化[1,2]。1902年英国Cobra号驱逐舰螺旋桨上首次发现空饰损伤,并在水工建筑和机械上也发现同样现象后,英国皇家海军委任Lord Rayleigh进行研究,1917年Lord Rayleigh提出了较为系统的空化理论,并建立了方程。在此基础上,Plesset进一步研究,提出了著名的Rayleigh-Plesset方程,形成空泡动力学的基础[3]。空化是因流体流动中局部压...  (本文共7页) 阅读全文>>

《科学技术创新》2018年18期
科学技术创新

组合式空化喷嘴流场的数值模拟

随着空化射流在工程行业的广泛应用[1-3],国内外更多学者流场。求解采用Pressure-Based求解器,耦合空化模型、多相流研究空化技术的利用。空化射流利用流体局部压降产生气泡,混合模型和k-ε湍流模型,结合PISO算法计算瞬态过程。并并随射流冲击,可形成严重的局部破坏。本文重点运用数值模分别在距喷嘴出口1mm的轴线位置设置监视点1、2,观察该处拟的方法研究该喷嘴在淹没环境中的空化效果,验证空化器的蒸汽体积分数随时间的变化,从而判断空化效果。促进效果。3计算结果与分析1物理模型与网格划分该喷嘴单独使用时由主体和防护卡盘组成,组合使用时(看成优化)由主体和空化器通过螺纹连接。喷嘴直径均为1.97mm,优化前、后长度分别为55.6mm、81.6mm,如图1。a b图3优化前速度(a)和蒸汽体积分数(b)云图图1组合式喷嘴模型考虑实物的对称性,本文将模型简化为2D的轴对称模型,运用CFD软件划分网格,并针对喷嘴内部和出口部分进行了...  (本文共2页) 阅读全文>>

《应用声学》2018年05期
应用声学

关于表述空化场强弱术语的讨论

1引言声空化能够在局部的时间空间范围内产生高温、高压、高强电场、冲击波等非常极端的物理条件,并由此引发许多有着广泛用途的效应。例如,超声清洗已经普遍应用于许多领域和场合。大量的研究结果表明,超声清洗的重要机理与声空化有关。在超声清洗机理的理论研究中,在超声清洗工艺的优化实践中,在超声清洗机器和设备的设计制造中,如何来描述或表征声空化状态的强弱程度?这是一个很直接很基本的问题。人们自然而然地使用起“空化强度”这一专门的用语和名词,并且实施了多种不同的各有特色的测量方法。然而,各种测量方法所获得的结果往往不一致,它们不互相支持,甚至会有抵触。这些,由于种种原因,相当强烈地引起人们的困惑。“空化强度”究竟指什么?“空化强度”如何测量?在声化学领域,也存在类似的问题。这些困惑,长期未能得到解决。随着对声空化研究的深入和声空化应用的拓展,解惑的需求越加迫切。早在几百年前,人们就注意到空化现象。当水在细窄的管道中间流动时,当水被螺旋桨搅动时...  (本文共3页) 阅读全文>>