为什么要研究橡胶废水

烟道喷雾蒸发特性？

橡胶加工过程中会产生高浓度的有机废水，其水质复杂，氯离子浓度大，杂质种类多，处理困难。目前常见的橡胶废水处理方法如化学沉淀法、生物脱除法以及化学脱除法都存在工艺复杂、设备占地面积大和运行成本高等问题。烟道脱除技术作为一项投资小、脱除效果好的废水处理技术广泛应用于石化和橡胶等行业。

国内外学者对烟道脱除橡胶废水的研究尚不充分，在液滴群蒸发特性方面主要采用数值模拟方法来研究不同操作参数对蒸发效果的影响，且绝大多数研究只是通过液滴轨迹云图对比来表现蒸发效果，较少定量分析研究，而关于液滴群完全蒸发距离的研究更是寥寥无几。

本工作主要研究橡胶废水烟道喷雾蒸发操作参数对液滴完全蒸发时间、完全蒸发距离和蒸发率的影响规律，为烟道喷雾蒸发处理橡胶废水的工程应用提供一定的理论依据。

1  实验

1　试验原理

本烟道喷雾蒸发试验台采用相似性原理设计，为达到试验台模型与烟道原型的流动相似，二者需几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似指模型与原型对应的几何尺寸成相同比例；运动相似指模型与原型对应速度（或加速度）方向一致，大小成相同比例；动力相似指模型与原型对应点上所受的力方向一致，大小成相同比例。

2　试验系统

烟道喷雾蒸发试验台包括以下几个部分：热风系统、进料及雾化系统、数据测量和采集系统，试验台结构如图1和2所示。

3　数据处理

蒸发率是衡量喷雾蒸发效果的一个重要指标。本试验将蒸发率定义为蒸发量与喷雾总量的百分比，公式如下：

2   数值研究

1　

控制方程

2.1.1　液滴加热阶段

在液滴加热阶段，由于气液两相没有质量交换，其热平衡方程可以表示如下：

h通过如下Ranz-Marshall关联式计算得到：

2.1.2　液滴蒸发阶段

液滴从热气流中吸收的热量主要用于液滴的加热和蒸发，气液两相发生传热、传质反应。其热平衡方程如下：

2. 1. 3　液滴沸腾阶段

当液滴温度达到液滴沸点温度（Tb），即Tp≥Tb时，液滴温度保持不变，其沸腾蒸发速率方程为

2. 2　几何模型

选取中间一段长12 m的烟道模型来展开数值研究，平均烟气流速为12 m·s-1，温度为423 K，废水流量为1.5 t·h-1，具体结构如图3所示。采用六面体结构化网格划分，对雾化喷嘴附近网格进行加密处理，网格质量在0.95以上，基本满足Fluent的网格质量要求；此外，为了降低网格数量对模拟结果的影响，选取出口平均温度作为考察量，综合考虑计算成本和求解精度，选择100万网格进行求解，具体网格划分如图4所示。

对于连续相采用速度进口和压力回流出口，壁面设置为无滑移绝热壁面。离散相液滴通过雾化器喷射到烟道内，喷射方向与烟气流速方向一致，雾化喷嘴位置在（2.7，2.1，2）处。

烟气模拟参数为：流速　12 m·s-1，温度　423 K，水蒸气质量....