天津美清美新科技有限公司

Tianjin Making Amazing Sci.&Tech. Co.,LTD
全国招商服务热线
400-600-5063

二氧化氯室内消毒系统数字模型

空气是人类赖以生存的基础,随着工业及交通运输业的不断发展,空气污染也越发严重,当我们生活在受到污染的空气之中健康就会受到影响。为了身体健康改善环境空气质量和控制室内空气污染尤其重要,室内空气消毒就是重要手段之一。

二氧化氯消毒是在目前使用的空气消毒方法中最理想的一种,它无刺激气味、没有致癌性和致畸性,被联合国世界卫生组织(World Health Organization 简称WHO ) 列为Al 级消毒剂。当气体二氧化氯的浓度在美国环保局( U.S.Environmental Protection Agency,EPA)规定的0.1~0.28mg/m3 范围内时,可以在人员不撤离的情况下进行不间断消毒,尤其适合的大型室内公共场所。二氧化氯消毒系统的最终目的,是制备出高纯度的浓度符合要求的二氧化氯空气混合气体。本文在济南市科技局中小企业技术创新基金项目(201403044)与山东省教育厅高等学校科技计划项目(J15LG05)的支持下,围绕制备纯度与浓度符合要求的二氧化氯与空气混合气体这个目的,从理论上对常见结构的二氧化氯发生器建立了物料衡算的数学模型。数学模型中的反应速度及总传质系数等参数,需要通过实验测定。因此文中首先通过实验测定反应速度方程;然后设计安全可靠的二氧化氯消毒系统与设备,以此为基础测定总传质系数,完善数学模型。

采用完善后的数学模型,模拟分析气相二氧化氯浓度与最终二氧化氯得率的影响因素,对该套消毒流程的操作条件进行优化,确定出控制方案。采用CFD 模拟确定出关键设备气体混合器的结构与参数,并测定了消毒系统的消毒效果。主要研究内容如下:

(1)根据化学反应过程的质量守恒和气液传质理论,从理论上建立了常见结构的二氧化氯发生器的物料衡算数学模型。

(2)通过对低浓度下亚氯酸钠与盐酸反应生成二氧化氯的实验研究,推导得出低浓度反应液状态下,盐酸与亚氯酸钠反应的动力学方程。分析时间、温度、各反应物浓度及配比等因素对亚氯酸钠转化率的影响。推导的宏观动力学方程为完善数学模型以及后续消毒系统与设备设计及操作提供了理论指导。

(3)设计安全可靠的二氧化氯消毒系统以及紧凑的二氧化氯发生器的结构。以此为基础,采用实验测定与迭代计算相结合的方法,推导得出针对该套系统总传质系数的表达式。

(4)根据推导的动力学方程和测定的总传质系数表达式,完善二氧化氯发生器物料衡算数学模型。采用完善后的数学模型,对消毒系统操作条件进行正交模拟,分析了气相二氧化氯浓度与最终二氧化氯得率的影响因素,对该套消毒系统的操作条件进行优化,确定出控制方案。

(5)确定消毒系统关键设备之一——气体混合器的结构与参数。消毒系统中,二氧化氯与空气混合器是决定气体混合是否均匀的一个重要设备,论文中采用CFD(计算流体动力学)数值模拟的方法,对气体混合器结构设计进行了优化,选定多孔式文丘里气体混合器;并通过正交实验模拟,确定出混合器的最佳参数。

(6)对消毒系统的消毒效果进行实验测定。启用消毒系统,通过实验测定消毒系统的杀菌效果。实验中,杀菌30min,室内空气生物性已经达标。杀菌240min,杀菌率接近90%。

实验证明,本文建立的数学模型完全可以用来指导二氧化氯发生和消毒系统的设计与操作。文中设计的二氧化氯消毒装置性能稳定、操作方便、成本低、不产生有害残留,消毒效果良好,能够满足室内空气动态消毒的要求。二氧化氯动态消毒作为一种新兴的空气消毒方法,在空气消毒行业中具有广阔的市场应用前景。

【关键词】二氧化氯发生器;数学模型;动力学方程;CFD模拟

【学位授予单位】:青岛理工大学

【作者】:莫正波

【学位级别】:博士

【学位授予年份】:2018

(时间:2019-04-17 11:16 来源:二氧化氯专业网)