3.2.2霧化區分布範圍

噴霧場可分為霧化區和惰性凝結區，霧化區範圍決定霧場內有效降塵範圍，對噴霧降塵效果至關重要。圖6為礦井水和純水的表麵平均粒徑(SMD)和體積平均粒徑(VMD)及霧化區分布範圍變化情況。由圖6可知，在相同壓力下，各溶液霧滴粒徑隨噴射距離增加而減小，當測點位置到達某一臨界點後，霧滴粒徑呈現增大趨勢，該臨界點即霧化區和惰性凝結區交界處。這表明霧場粒徑細化受噴射距離限製，噴霧形成初期，噴霧壓力對大粒徑霧滴的輸送能力略弱於小粒徑霧滴,因此隨著噴出距離增加,部分大粒徑霧滴沉降到地麵;另一方麵,當霧滴在霧化區內運動時,由於持續受到壓力作用而分裂成更細小的霧粒。

當進入惰性凝結區，噴霧壓力對霧滴的推動能力逐漸微弱，霧場中出現霧滴凝結沉降或細顆粒蒸發消失，粒徑開始增大。純水、礦井水1#至4#和礦井水5#至8#的霧化區粒徑臨界點分別為18cm、14.5cm、8.5cm，分布範圍差異明顯。這是由於Na+、K+離子濃度差異導致在噴霧過程中各組溶液所受表麵張力不同，這表明霧化特性隨表麵張力減小而明顯改善，在相同壓力下，較小的表麵張力產生更快的噴射速度，迫使噴霧與空氣更充分相互作用並使霧化過程更完整。綜上所述，溶液表麵張力決定噴霧形成過程中的破碎程度，從而影響霧化區範圍和噴霧霧化特性。

3.2.3噴霧平均粒徑和特征粒徑

細觀霧化特性評價指標主要為霧滴粒徑,霧滴粒徑對沉降粉塵具有重要影響，在多種評價霧滴粒徑的指標中，應用最廣泛的為平均粒徑（表麵積平均粒徑 D32 及體積平均粒徑 D43 ）、特征粒徑（D0.1、D0.5、D0.9），D0.1、D0.5、D0.9 分別表示小於此粒徑的的表示小於此粒徑的顆粒體積含量分別占全部顆粒總體積的10%、50%、90%。純水、礦井水1#至4#粒徑均值、礦井水5#至8#粒徑均值如圖7所示。

由圖7可知，各溶液平均粒徑和特征粒徑隨測點距離的增加呈現先減小後增大的趨勢。這是由於礦井水噴出後受到水泵壓力作用，不斷破碎成細小霧滴。隨著測點距離增加，水泵壓力對噴霧形成的促進作用逐漸減弱，此時礦井水表麵張力對霧滴破裂的阻礙作用占據主導地位,霧滴平均粒徑和特征粒徑開始增大。此外，霧滴運動過程中，大粒徑霧滴凝並沉降和小粒徑霧滴蒸發消散也是出現這一現象的重要原因。

礦井水1#至8#在15cm處的平均粒徑和特征粒徑逐漸增大，這說明表麵張力對噴霧平均粒徑和特征粒徑具有直接影響。礦井水1至4#各平均粒徑和特征粒徑之間差異明顯，而其餘溶液差異較小，這表明純水和礦井水5#至8#的噴霧粒徑分布優於礦井水1至4，霧場中霧滴更趨向均一化分布，易於捕集沉降粉塵。綜上，礦井水中Na＋、K＋離子濃度對其表麵張力及噴霧液滴粒徑變化趨勢至關重要，對於霧場中噴霧粒徑的均一性和各平均粒徑和特征粒徑的差異性也有重要影響。

3.3 Na+、K+濃度對霧化特性的影響機製

結合試驗結果，得到礦井水Na＋、K＋濃度對噴霧霧化特性的影響機製如圖8所示。溶液中Na＋、K＋等離子濃度通過改變其表麵張力，間接影響噴霧霧場性能。當溶液中Na＋、K＋等離子濃度減小，氣-水界麵對離子排斥作用減弱，導致溶液表麵張力減小。

在噴霧形成過程中，空氣動力相同時，表麵張力對霧滴破碎的阻礙作用決定粒徑分布情況，所以表麵張力減小，溶液可分裂成無數尺寸細小的霧滴，其粒徑隨之細化。霧化是液體射出噴嘴後，受噴霧壓力作用不斷破碎呈霧滴的過程，因此礦井水表麵張力減小後，霧滴破碎受到的抑製力減弱，霧化過程適量延長，霧化區範圍隨之增大。隨著液體不斷分裂破碎，霧滴粒徑逐漸集中分布於某區間,各霧滴之間趨向均一化分布。

4、結論

(1)研究了離子濃度對溶液表麵張力影響，研究結果表明:純水和礦井水1#表麵張力分別為57.73 mN/m和76.32 mN/m,兩者差異顯著,表明在低離子濃度條件下,礦井水中Na+、K+離子濃度對其表麵張力有重要影響，Na+、K+通過改變氣-水界麵離子分布和吸附勢能影響溶液表麵張力,表麵張力大小與其Na+、K+離子濃度呈正相關，離子濃度可通過改變表麵張力從而影響噴霧霧化特性。

(2)利用試驗研究分析了礦井水和純水的噴霧霧化特性，研究結果表明:純水和礦井水1#在15 cm處體積平均粒徑(VMD)分別為36.85μm和60.19μm，純水噴霧粒徑明顯小於礦井水，且噴霧霧化百分比更大，可高效捕捉粉塵顆粒。溶液表麵張力對噴霧霧化特性至關重要，噴霧粒徑分布隨表麵張力減小而逐漸優化;霧化區範圍隨礦井水表麵張力減小逐漸擴大，當表麵張力對液滴破碎過程抑製作用減弱，噴霧霧化區範圍隨之延長。因此，隨著礦井水表麵張力減小，噴霧降塵效率提高。

(3)通過研究各溶液的平均粒徑和特征粒徑，分析了溶液表麵張力對噴霧霧場中噴霧粒徑的均一性和各平均粒徑和特征粒徑的差異性的影響，研究結果表明:表麵張力越小，霧場中液滴粒徑差異越小，趨向於均一性分布。