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作者：耿昌涵中原工学院

学位级别：硕士

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... 详细信息

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°。

关键词：气流组织捕集罩铸造工业除尘效率

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工业捕集罩内不同粒径颗粒物与壁面碰撞的数值模拟研究

工业捕集罩内不同粒径颗粒物与壁面碰撞的数值模拟研究

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作者：王登超西安建筑科技大学

学位级别：硕士

工业生产中散发的固体颗粒物是极为常见的污染物,对作业环境及工人的身体健康造成一系列危害。常采用不同形式的捕集罩对固体颗粒污染物进行控制,数值模拟技术作为常用研究方法,能够方便快捷的预测颗粒物在捕集罩内的迁移分布,从而获得... 详细信息

工业生产中散发的固体颗粒物是极为常见的污染物,对作业环境及工人的身体健康造成一系列危害。常采用不同形式的捕集罩对固体颗粒污染物进行控制,数值模拟技术作为常用研究方法,能够方便快捷的预测颗粒物在捕集罩内的迁移分布,从而获得最佳设计参数。颗粒物与捕集罩壁面的碰撞作用影响颗粒物的运动,是影响数值模拟预测结果准确性的重要因素。因此,建立碰撞边界修正条件下的颗粒物迁移数值计算模型,明确捕集罩内碰撞作用对不同粒径固体颗粒物运动的影响,可以提高数值模拟的准确性,对捕集罩的精细化设计具有一定的理论意义和工程应用价值。工业生产过程中对人体危害较大的固体颗粒通常是低速运动且粒径小于100μm。因此,为了获得适用于该粒径、速度范围的颗粒-壁面碰撞模型,本文首先对常用的两种碰撞模型,即LS-DYNA模型和沉积模型的适用性进行了分析。以工业污染物粉煤灰的主要成分SiO作为研究对象。在LS-DYNA中建立了SiO颗粒与不同材料金属板的碰撞模型,研究发现模型适用于高速入射下能量损失主要由塑性变形引起的情况,而在低速入射时能量损失主要由物体表面分子间作用力引起,该模型预测结果误差显著。较之LS-DYNA模型,沉积模型较为准确的反映出速度小于20m/s时颗粒物与壁面的碰撞过程。进而,基于该模型对粒径1-100μm的固体颗粒物与水平壁面的低速正向碰撞过程进行数值计算,研究发现颗粒物粒径小于30μm,速度小于极限弹性速度时,不同粒径颗粒物的能量损失差异较大,当粒径大于30μm时,粒径基本对碰撞过程的能量损失无显著影响。此后,依据沉积模型编写UDF,将Fluent DPM模型与沉积模型进行耦合,建立碰撞边界修正条件下的颗粒物迁移数值计算模型。进而选取两种结构形式不同、捕集机理不同的捕集罩,即上部吸气罩和管束碰撞捕集罩作为典型算例。对1-30μm固体颗粒物在捕集罩内的运动进行了数值模拟分析,量化了碰撞作用对上部吸气罩和管束碰撞捕集罩对不同粒径固体颗粒物捕集效率的影响。对上部吸气罩作用下的流场、颗粒浓度场和捕集效率进行了分析。较之未考虑碰撞作用的数值计算模型,采用本文的修正模型后,污染物散发速度为0.3m/s时,排风速度小于0.6m/s,捕集效率模拟结果会高出2%-4%,排风速度大于0.6m/s,上部吸气罩的捕集效率模拟结果基本不变。污染物散发速度为0.4m/s时,排风速度小于0.8m/s,捕集效率模拟结果会高出2%-4%,排风速度大于0.8m/s,模拟结果基本不变。对管束碰撞捕集罩内的流场、颗粒浓度场和颗粒沉积情况进行了分析。研究发现颗粒与壁面碰撞作用对其沉积量的数值预测结果具有显著影响。总体来看,粒径为1-10μm的颗粒影响较大,1-10μm颗粒在捕集罩内的总沉积量减少5%-10%,而20μm和30μm颗粒基本不变。下壁面作为主要碰撞区域,沉积量偏差较大。1-10μm颗粒在下壁面上沉积量差异大于50%,其差异性随着粒径的增加而减小。

关键词：捕集罩颗粒-壁面碰撞数值模拟边界修正

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关于微粒物捕集罩的设计

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通风除尘 1990年第4期9卷 48-52,19页

作者：宋庆彬王世昌

绪言本文所述的微粒物是指直径很小的微粒飞尘.为了捕捉这些飞尘,通常采用密闭罩、局部罩或外吸罩.将捕捉到的飞尘和空气一起送给高性能除尘装置。一般罩的捕集性能不如集尘性能,通常未被烟罩捕集到的有害物质逸散在周围空气中。

关键词：微粒物捕集罩除尘设计

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天车通过式捕集罩电炉烟气治理技术

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冶金环境保护 2001年第5期 13-14页

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铸钢车间2×5t电炉除尘捕集罩及运动机构的设计

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装备维修技术 2000年第3期 16-23页

作者：蔡化民武汉钢铁(集团)机制公司

1 引言铸钢车间2×5t电炉除尘自建厂以来先后经历了三次大的改造。第一次于70年代中期,笔者曾参与了2号电炉老除尘系统的改造。该系统采用了脉冲反吹布袋除尘器,取代了建厂时建造的烟气直排系统。烟气捕集采用了悬臂式小车吊挂炉顶罩。... 详细信息

1 引言铸钢车间2×5t电炉除尘自建厂以来先后经历了三次大的改造。第一次于70年代中期,笔者曾参与了2号电炉老除尘系统的改造。该系统采用了脉冲反吹布袋除尘器,取代了建厂时建造的烟气直排系统。烟气捕集采用了悬臂式小车吊挂炉顶罩。因偏心载荷的限制,捕集罩比较小,捕集效果差。80年代中期,将直排式的1号电炉老系统改造为雨淋式除尘系统;卷扬式炉顶小车吊挂

关键词：电炉除尘铸钢车间罩体捕集罩卷扬机构

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对开式电炉烟气二次捕集罩的气流组织优化研究

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工业安全与环保 2022年第12期48卷 86-90页

作者：宋高举徐宏锦池佳春耿昌涵机械工业第六设计研究院有限公司郑州450007 西安工程大学西安710600 中原工学院郑州450007

中小型感应电炉在熔炼过程中因加料、出铁等操作,部分逃逸烟气的捕集是现有电炉改造的难点。设计了一种对开式二次烟气捕集罩,并采用数值模拟的方法对捕集罩的气流组织和影响二次烟气捕集效果的主要影响因素进行了研究。研究结果表明,... 详细信息

中小型感应电炉在熔炼过程中因加料、出铁等操作,部分逃逸烟气的捕集是现有电炉改造的难点。设计了一种对开式二次烟气捕集罩,并采用数值模拟的方法对捕集罩的气流组织和影响二次烟气捕集效果的主要影响因素进行了研究。研究结果表明,当送风温度为20℃时,通过增加排风口侧600 mm宽的导流板,在送排风风速组合为6.5 m/s和4.5 m/s、送风口倾角30°时的捕集效果较好。当空气幕气流温度提高时,送排风风速需要适当提高方可满足烟气捕集的效果。

关键词：电炉烟气捕集罩气流组织

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