超聲水處理反應(yīng)器的參數(shù)優(yōu)化及機(jī)理研究基本信息

從超聲降解有機(jī)物和超聲處理廢水的機(jī)理研究著手，探討物理、化學(xué)條件以及聲化學(xué)反應(yīng)器的參數(shù)對(duì)降解（處理）效果的影響，明確聲空化分布的規(guī)律。結(jié)合我校承擔(dān)的水處理工程，進(jìn)行聲化學(xué)反應(yīng)器的參數(shù)優(yōu)化及機(jī)理研究。對(duì)具有均勻聲場(chǎng)的大容量超聲水處理反應(yīng)器分別基于聲學(xué)、電學(xué)、化學(xué)、機(jī)械等條件進(jìn)行試驗(yàn)，研制基本符合大容量高效的聲化學(xué)反應(yīng)器。并使用研制出的聲化學(xué)反應(yīng)器以典型的有機(jī)物水溶液和實(shí)際工程中的污水為研究對(duì)象，在多種條件下，進(jìn)行超聲/臭氧協(xié)同作用降解有機(jī)物試驗(yàn)。利用紫外光譜儀作定波長(zhǎng)掃描、循環(huán)狀態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)試，并利用電導(dǎo)儀等儀器來(lái)追蹤空化進(jìn)度。結(jié)合有機(jī)物降解情況，找出可使超聲快速高效降解水中有機(jī)污染物的物理和化學(xué)條件。為解決聲化學(xué)遲遲不能在工業(yè)上推廣的瓶頸問(wèn)題（缺少高效的聲化學(xué)反應(yīng)器）奠定研制與生產(chǎn)的基礎(chǔ)；為更深入地了解超聲及其聯(lián)合技術(shù)降解水中有機(jī)物的機(jī)理進(jìn)行基礎(chǔ)性研究以及為這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用做科學(xué)儲(chǔ)備。 2100433B

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)因超聲輔助篩分的機(jī)理缺乏而導(dǎo)致超聲輔助篩分設(shè)備盲目設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，提出進(jìn)行超聲輔助細(xì)粉物料篩分的機(jī)理研究。. 本項(xiàng)目以揭示超聲輔助細(xì)粉難篩物料篩分的機(jī)理為目標(biāo)，以粉體顆粒技術(shù)、超聲波技術(shù)、散體動(dòng)力學(xué)和機(jī)械振動(dòng)學(xué)為基礎(chǔ)，綜合考慮范德華力、靜電力等因素，結(jié)合DLVO理論建立細(xì)粒物料的團(tuán)聚模型；采用離散元理論和統(tǒng)計(jì)能量方法研究團(tuán)聚物料在超聲激勵(lì)下運(yùn)動(dòng)行為；采用正交試驗(yàn)和優(yōu)化方法選擇典型物料振動(dòng)與超聲篩分時(shí)最佳組合參數(shù)。. 項(xiàng)目預(yù)期將建立振動(dòng)與超聲混合篩分過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，獲得物料特性與超聲頻率和振幅的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)典型物料振動(dòng)與超聲篩分時(shí)最佳組合參數(shù)選擇，從而提高細(xì)粉物料的篩分效率，徹底掌握超聲輔助細(xì)粉難篩物料篩分的機(jī)理。

篩分廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、化工、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，是物料顆粒分離的主要技術(shù)之一。細(xì)粉物料顆粒篩分是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，由于顆粒間存在強(qiáng)烈的范德華作用力，具有強(qiáng)吸附性，易于粘結(jié)成團(tuán)聚體，從而堵塞篩孔，使篩分效率低下。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)超聲輔助篩分的機(jī)理缺乏而導(dǎo)致超聲輔助篩分設(shè)備盲目設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，因此，本文提出了超聲波輔助細(xì)粉物料篩分的機(jī)理研究。本文主要的研究?jī)?nèi)容如下三個(gè)方面： 首先，對(duì)超聲波作用下細(xì)粉顆粒團(tuán)聚體分散的機(jī)理進(jìn)行了理論分析，結(jié)合DLVO理論,并根據(jù)顆粒在篩分中由范德華力和超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的能量和作用力，建立了顆粒的能量模型和受力模型。其次，對(duì)超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并對(duì)篩面物料在振動(dòng)篩振動(dòng)與超聲振動(dòng)綜合作用下進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析； 其次，利用離散元法，在EDEM中對(duì)細(xì)粉物料顆粒團(tuán)聚體凝聚和超聲波作用下的分散過(guò)程進(jìn)行了模擬。同時(shí)，對(duì)顆粒的分層與透篩過(guò)程進(jìn)行了模擬研究，比較了不同形狀顆粒對(duì)分層過(guò)程的影響和有無(wú)超聲波振動(dòng)的分層效果，模擬分析了不同的振動(dòng)參數(shù)對(duì)物料顆粒透篩的影響。探索了物料顆粒的分層透篩機(jī)理，獲得了物料顆粒透篩時(shí)的最佳振動(dòng)參數(shù)； 最后，以硅粉為研究對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)超聲波輔助破壞物料團(tuán)聚性、吸附性的機(jī)理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，超聲波振動(dòng)能夠有效地打散顆粒團(tuán)聚體，解決篩孔堵塞的問(wèn)題，從而顯著地提高篩分效率。同時(shí),對(duì)影響篩分效率的各種振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究，獲得了硅粉物料在振動(dòng)篩振動(dòng)與超聲波振動(dòng)共同作用下篩分時(shí)的最佳組合參數(shù)。

芳綸蜂窩材料具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，在航空、航天、軍工、交通等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其正交各向異性的力學(xué)特性，使傳統(tǒng)的高速銑削加工難以保證制件加工質(zhì)量和加工效率。本項(xiàng)目以芳綸蜂窩材料超聲切割為研究對(duì)象，圍繞多胞正交各向異性材料的沖擊斷裂機(jī)理、超聲復(fù)合加工模式下切屑變形規(guī)律和變形過(guò)程模型、超聲振動(dòng)刀具與切屑之間的摩擦規(guī)律以及超聲振動(dòng)刀具和材料之間動(dòng)力學(xué)模型建立等科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展研究，綜合運(yùn)用材料學(xué)、力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械學(xué)等理論，通過(guò)理論建模、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，建立芳綸蜂窩材料沖擊斷裂本構(gòu)模型，揭示芳綸蜂窩材料超聲復(fù)合加工機(jī)理，提出刀具切削運(yùn)動(dòng)最佳的超聲振型復(fù)合模式，優(yōu)化超聲加工工藝和工藝參數(shù)，對(duì)豐富超聲加工理論和快速發(fā)展超聲復(fù)合加工技術(shù)具有重要理論意義，對(duì)提升芳綸蜂窩材料的加工水平具有重要技術(shù)支撐作用，對(duì)豐富其他多胞材料的加工方法具有一定借鑒意義。