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本文开发设计了一种液哨超声发生器,对其性能和工艺结构进行了优化,并考察了液哨对循环冷却水的杀菌效果。主要研究内容包括以下几点: 参考液哨超声发生器发声机理方面,设计制作了可以应用于本课题的液哨超声发生器,同时设计了一组不同大小和结构的簧片和喷口。 液哨超声发生器整体结构由上游腔体、喷距调节管和下游腔体三部分组成,通过固定螺栓固定在一起,为不锈钢材料。上游腔体中有可以安装喷口的凹槽,下游腔体前端开有簧片槽,方便簧片的安装与调换。 开发设计了多个簧片,其中分有不锈钢材料和黄铜材料的,有不同的长度、宽度和厚度等,簧片的形状为尖劈形和矩形两种结构。设计了多个喷口,以便于实验过程中的调换,喷口的厚度为5mm左右,可以直接安装在上游腔体的凹槽中,并由调节管将其压紧,喷口的材料为铝合金1060。 考察了簧片结构对声强和频率的影响。簧片的工艺尺寸,长度、宽度和厚度等对声强都有很大的影响,其声强都会随着水压的升高而增大。簧片的长、宽和厚三种参数都存在着一个最佳值,根据实验结果,可以得出长×宽×厚的最佳值为:14mm×10mm×0.4mm。 考察了喷口形状对声强和频率的影响。液哨喷口的最佳结构为圆锥形结构,其产生的声强要远大于圆柱形喷口。对于圆锥形喷口,不同的锥度对声强影响作用明显。实验中采用的三种锥度喷口中,锥度为45°时,声强最为强烈。 考察了喷距的大小对声参数的影响。当喷距变大时,由于水流冲击力的减弱,液哨的声强值则会变小。实验中,喷距存在着一个最佳值为2mm。 研究了液哨超声的杀菌作用,首先利用液哨超声单独进行杀菌实验,结果表明,液哨超声发生器对异养菌有明显的杀灭作用,其杀菌率随着杀菌时间的延长而增加,达到一定时间后,杀菌率趋于平稳。 考察了声强大小对杀菌效果的影响,由结果可以看出,声强大的条件下,杀菌效果会更好一些。主要是在频率处于比较低的情况下,声波强度大会在溶液中产生更好的空化效果。 考察了温度和溶液pH值对杀菌率的影响。结果表明,这两个因素对杀菌效果的影响明显,在所选取的四种温度中,25℃条件下的杀菌效果最好,其次是15℃和35℃,45℃效果最差;在实验的三种pH值中,酸性溶液杀菌效果比较好,中性溶液次之,碱性溶液最差。 考察了液哨和氧气的协同杀菌作用,实验结果发现,在通入空气后的杀菌率比单独使用液哨的杀菌率有所提高,杀菌效果最高可以提高5%左右。 考察了液哨超声和杀菌剂的协同杀菌作用,选用了两种杀菌剂:强氯精和异噻唑啉酮,在药剂添加量相同的情况下,加入液哨超声可以大幅度提高杀菌效果,在达到同样的国家杀菌标准条件:异养菌含量少于1×105CUP/ml,使用液哨超声可以减少35%~40%左右的杀菌剂使用量。