1、密 级 公开学 号 070381毕 业 设 计（论 文） 气浮中气泡粒径分布的实验研究北京石油化工学院学位论文电子版授权使用协议论文滚动轴承的故障诊断与剩余寿命预算系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于“北京石油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。注：本协议书对于“非公开学位论文”在
2、保密期限过后同样适用。 院系名称： 机械工程学院 作者签名： 学 号： 070381 2011 年 6 月 17 日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业
3、设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月
4、日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日北 京 石 油 化 工 学 院毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书学院（系、部） 机械工程学院 专业 环境工程 班级 环 071 学生姓名 指导教师/职称 孔惠/ 讲师 1.毕业设计（论文）题目气浮中气泡粒径分布的实验研究2.
5、任务起止日期：2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 10 日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）(1)课题简 介气浮法技术是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理新技术，目前已广泛应用于工业废水、城市 污水和生活饮用水。尽管气浮工艺已应用于污水处理多年, 但是对气泡特性的研究直到近年来才引起研究者的注意。进一步研究气浮中气泡粒径分布的相关影响因素，再根据调节影响气浮工作的因素数值以实现气浮的最佳运行效果，对 使气浮净化技术达到最佳效果具有重要意义。(2)任务 与要求本研究要求对气浮过程中气泡的粒径分布进行研究
6、。建立以多项流泵德国Edur泵为微气泡 发生装置的小型 实验装置；利用Mastersizer 2000 激光粒度仪，确定采用激光衍射法测量粒径分布的方法；对气浮过程中影响气泡粒径分布的因素如压力、真空度、 矿化度、表面 张力(PAC)、含油率等参数进行实验研究，综合分析各种参数对气泡粒径大小及分布的影响，并结合理论分析对实验现象进行初步解释。本 题目难易适中，工作量适中。能 够在一定程度上培养学生独立思考 问题、解决 问题的能力。(3)应提交的成果 检索资料：中文文献不少于 15 篇，英文文献不少于 3 篇； 英文翻译：英文字符不少于 2 万，译文字数不少于 5000 字； 研究论文：包括试验
7、方案设计、相关试验数据、 试验现象及数据分析。4.主要参考文献(1)范欣,何利民 ,王鑫,等. 多相流泵溶气气浮中气泡粒径分布的实验研究J.工程热物理学报.2010,31(7) :1159-1162(2) 陈福泰,左华,李久义,等.新型气浮装置 ES-DAF 中气泡粒径分布的表征J.环境科学, 2004, 25(1): 111-113(3) 张东锋,多相流 泵溶气气浮处理含油污水的实验研究D:硕士学位论文.北京. 中国石油大学,2009(4) Hudson J.B. Couto, Daniel G. Nunes, Reiner Neumann. Micro-bubble size distri
8、bution measurements by laser diffraction techniqueJ.Minerals Engineering, 2009, (22): 330-3355.进度计划及指导安排第 1 周 接受任务书，熟悉题目， 查阅文献。第 2 周 补充文献查阅，撰写文献综述初稿。第 3 周 完成文献综述及开题报告。制作 PPT，完成英文翻译。第 4 周 制定实验方案，熟悉实验仪器， 购置实验耗材。第 5 周 画 CAD 设计与定制实验装置。第 6 周 定制实验装置进行调试运行。第 7-8 周 不同溶气压力对气泡粒径的影响实验。第 9 周 不同真空度对气泡粒径的影响实验。第 1
9、0 周 矿化度对气泡粒径的影响实验。第 11 周 表面张力(PAC)对气泡粒径的影响实验。第 12 周 含油率对气泡粒径的影响实验。第 13 周 对实验数据进行整理，补充实验，并 进行分形维数分析。第 14 周 整理资料，撰写修改论文，提交 论文、原始数据等全部资料。第 15 周 按照指导教师及评阅教师要求修改论文，制作 PPT，准备答辩。第 16 周 答辩并完成答辩后的修改工作，提交全套资料。任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（系、部）院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字）
10、气浮中气泡粒径分布的实验研究VII摘 要气浮净水技术是国内外正在深入研究推广的一种固液分离技术，广泛应用于炼油、造纸、印染、制革、食品、机械等行业的工业废水处理及生活污水处理。本文在系统总结气浮技术的发展和研究现状的基础上，根据加压溶气气浮装置结构简单、操作方便，产生的气泡直径小、分布均匀的优点，以气浮分离理论为指导，设计构建了一套多相流溶气泵加压溶气气浮实验装置，并对影响气浮处理效果的因素进行了实验研究。在清水状况下，通过对真空度（进气量）和压力的调节获得气浮效果最佳参数范围。一定的真空度下，压力越大，气泡粒径越小。加入矿化盐、PAC、煤油对气泡粒径有减小作用，但达到一定浓度后影响不再显著，
11、而起泡剂对气泡粒径并无明显影响。本实验装置产生的气泡粒径范围在 3070um，当真空度 0.02MPa,出口压力 0.40.5MPa 时清水气泡粒径可达到 40um 左右，而加入 PAC、煤油的气泡粒径可达到 25 um 左右。此外利用分形维数来表征气泡密度的相对量大小，实验表明在确定较小粒径的情况下，混合物的分形维数大于清水。马尔文激光粒度仪测量方法简便易行，数据可靠性强，获得的粒径分布参数范围较为理想。总之，本次的工作为气浮技术的更广更好应用提供了一定的基础理论指导。关键词：气浮，气泡粒径分布，激光粒度仪，气液多相泵，分形维数气浮中气泡粒径分布的实验研究VIIIAbstractAir fl
12、otation technique of water purification, as a kind of solid-liquid separation technique, has just been in thorough research and expansion at home and abroad. It is extensively used for waste sewage treating and domestic sewage treating in oil refining, paper making, printing and dyeing, foodstuff an
13、d machinery, etc. In the thesis, a systematic summary of the development of flotation technology and the research status quo is presented. In view of the advantages of pressurized dissolved air flotation such as simple structure, easy operation, small bubbles and even distribution of the bubbles, a
14、set of pressurized dissolved air flotation apparatus is constructed with a multiphase pump as its air-dissolving device. And the main factors which influence the effect of air flotation are studied in-depth.In the pure water, regulating through the vacuum (gas flow) and pressure can obtain the best
15、parameters range of flotation. At a certain vacuum, the higher the pressure, the smaller the micro-bubble size is. The adding of salinity, PAC and kerosene can reduce the particle size of the micro-bubble, but after a certain concentration it has no obvious effect as before, however, foaming agents
16、have no significant effect on the micro-bubble size. The micro-bubbles size generated by the experimental device is in the range of 30um 70um, when at vacuum 0.02MPa, outlet pressure 0.4 0.5MPa, micro-bubble size distribution can be achieved at an optimum state of 40um, while adding of PAC and keros
17、ene it even reach to 25 um. In addition, fractal dimension can be used to characterize the size of bubbles relative density . The experiment shows that when the condition is determined by the requirement of smaller particle size, the mixture of the fractal dimension is larger than pure water.Malvern
18、 laser particle size analyzer has an advantage of its simple operation and reliable data when measuring micro-bubble size distribution to achieve ideal size parameter range. Above all, all the work involved in the paper provides certain fundamental theoretical instruction for local development of ai
19、r flotation technique.Key words: air flotation, micro-bubble size distribution, multiphase pump, laser particle size analyzer，fractal dimension气浮中气泡粒径分布的实验研究III目 录第一章 前 言 .11.1 选题背景 .11.2 气浮净水技术的发展 .11.2.1 气浮净水技术的发展历程 .21.2.2 气浮净水技术简介 .31.2.3 新型气浮设备简介 .61.3 气浮理论体系 .71.3.1 热力学理论 .71.3.2 动力学理论 .71.3.3
20、 流体力学理论 .91.3.4 气浮发生的过程 .101.4 本文研究的主要内容 .14第二章 实验装置及测试方法 .162.1 实验装置 .162.1.1 气浮系统的选定 .162.1.2 关键设备型号的确定 .192.2 气泡粒径的测量 .202.2.1 测量方法 .202.2.2 马尔文激光粒度仪简介 .212.2.3 斯托克斯法求气泡粒径 .272.3 气泡浓度的测量 .272.3.1 数学方法计算气泡分形维数 .272.3.2 软件分析计算气泡分形维数 .29第三章 气泡粒径分布的清水实验研究 .303.1 实验操作流程 .303.2 压力对气泡粒度的影响 .32气浮中气泡粒径分布的
21、实验研究IV3.3 真空度对气泡粒度的影响 .383.4 斯托克斯公式法求气泡粒径 .423.4.1 气浮柱观察求气泡粒径 .423.4.2 量筒观察求气泡粒径 .463.5 显微摄像法测气泡粒径 .483.6 分形维数的比较 .493.7 小结 .51第四章 不同物质对气泡粒径分布影响的实验研究 .524.1 矿化度对气泡粒径的影响 .524.1.1 矿化度简介 .524.1.2 实验操作流程 .534.1.3 实验数据 .534.1.4 数据分析 .564.2 PAC 浓度对气泡粒径的影响 .564.2.1 PAC 简介 .564.2.2 实验操作流程 .584.2.3 实验数据 .584.2.4 数据分析 .614.3 起泡剂对气泡粒径的影响 .614.3.1 起泡剂简介 .614.3.2 实验操作流程 .614.3.3 实验数据 .624.3.4 数据分析 .654.4 含油率对气泡粒径的影响 .654.4.1 煤油简介 .654.4.2 实验操作流程 .654.4.3 实验数据 .664.4.4 数据分析 .684.5 小结 .68
