基于贴附射流的砂箱烟气捕集罩的气流组织优化研究

作     者：耿昌涵 

作者单位：中原工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：杨磊;曹健;宋高举

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：气流组织 捕集罩 铸造工业 除尘效率 

摘      要：浇注是铸造工业中重要的一种工序,其中,地面浇注和地坑浇注是较为常见的铸造工艺,但这种浇注形式因冒口多,占地面积大、位置不固定,浇注时砂箱产生的高温烟尘难以捕集,对车间内的职业卫生和大气环境带来了极大的影响。解决因浇注工艺造成的环境问题是铸造工业绿色发展中的难点问题,本文以此为切入点进行研究。本文针对这种工艺形式,设计了一种基于顶板贴附射流的移动式砂箱烟气捕集罩,以贴附射流理论入手,采用数值模拟的方法,对捕集罩的烟气捕集效果、罩内的气流组织进行了优化研究,对该排气罩所适用的分歧送风风管进行了优化研究,通过改变送风口速度、送风口长度和回风口下部设置气流导向板来优化罩内的气流组织。在移动式砂箱烟气捕集罩易向外溢出烟气的部位建立进气/溢出烟气速度的测试线,通过不同工况该部位的测试线速度值寻找捕集罩的最佳工况,又采用不均匀系数对各个研究点的速度值进行评价。通过该捕集罩送风量/回风量为18000m/30000m的研究中可以得出以下结论:(1)研究表明,采用顶板贴附射流的方法优化高温烟气捕集罩的气流组织,可以降低通风量,又满足对高温烟气捕集率的要求。(2)通过在捕集罩排风口的下部设置气流导向板的方法,可以防止撞击排风口壁面向下流动的气流溢出捕集罩,并且捕集罩内污染物被完全捕集。随着挡板长度增加,烟气的捕集效果变好,气流导向板为600mm时效果最佳。(3)在贴附射流喷口研究中,贴附射流喷口长度与捕集罩的宽度有关,贴附射流喷口长度较长引起气流外溢,贴附射流喷口长度3000mm效果较好。贴附射流送风速度与捕集罩长度有关,速度为6m/s时气流提前脱落,速度为10m/s时捕集效果较好。(4)不同砂箱温度的对比研究可得,随着浇注温度的提高,高温烟气的捕集效果提高。(5)捕集罩送风风管使用楔形风管时可以实现气流均匀出流并且能形成与捕集罩相匹配的贴附射流,在送风管长度为3000mm时,楔形风管角度最佳值为10°。