發(fā)布時間：2020-09-16 12:29

　　 2007年,新版國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準《工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值》開始實施,其中規(guī)定:對于含10%~50%游離態(tài)二氧化硅的粉塵,其時間加權(quán)平均容許濃度為1mg/m3,短時間接觸容許濃度為2mg/m3。2017年,《鑄造行業(yè)大氣污染物排放限值》開始實施,其中規(guī)定:針對工業(yè)區(qū)鑄造設(shè)備產(chǎn)生的粉塵的排放限值為15mg/m3,任何1h無組織大氣污染平均濃度排放限值為5mg/m3。2018年,《中華人民共和國環(huán)境保護稅法》開始實施,其中規(guī)定:直接向大氣環(huán)境中排放粉塵的企業(yè)事業(yè)單位,將按每4千克污染當(dāng)量值繳納1.2元至12元的稅額。這一系列新標(biāo)準及稅法的實施說明目前我國環(huán)境污染問題較為嚴重,證明了政府對改善環(huán)境刻不容緩的堅定決心。工業(yè)鑄造車間打磨工位的除塵隔塵一直以來都是改善車間內(nèi)部空氣環(huán)境和工人工作環(huán)境的重點。目前國內(nèi)大部分車間對打磨工位采取的除塵隔塵措施基本都是采用打磨室加個體防護的形式,然而這樣對于改善車間內(nèi)部空氣環(huán)境和工人工作環(huán)境的效果有限。本文在打磨室的基礎(chǔ)上加裝空氣幕,利用CFD技術(shù)對其進行物理模型建模,在驗證模型計算結(jié)果的正確性后,通過數(shù)值計算結(jié)合理論計算的方法,分析不同工況下打磨室內(nèi)工人的崗位通風(fēng)情況和空氣幕對粉塵的隔塵效果。不同工況包括不同排風(fēng)量和不同排風(fēng)罩口尺寸。以某砂鑄造車間為例,結(jié)合該車間打磨工位實際情況和相關(guān)設(shè)計規(guī)范,將排風(fēng)量選定為8000m3/h、10000m3/h和12000m3/h三檔,排風(fēng)罩口選取尺寸為0.6m×0.6m、0.9m×0.9m、1.2m×1.2m和1.5m×1.5m四種型號的方形排風(fēng)罩口。打磨室尺寸為長4.5m×寬3.6m×高3.6m,計劃在打磨室開口面頂部設(shè)置空氣幕,相對的另一面設(shè)置外連除塵器風(fēng)機的排風(fēng)罩。通過對模擬結(jié)果進行分析比較得出結(jié)論:不同排風(fēng)量對于打磨室內(nèi)的空氣速度場和粉塵濃度場均有較大影響,而不同排風(fēng)罩口尺寸僅對粉塵濃度場有影響,對空氣速度場的影響可忽略不計。通過對比篩選出最佳工況為排風(fēng)量10000m3/h、排風(fēng)罩口尺寸0.9m×0.9m。將打磨時粉塵的產(chǎn)塵形式分為兩種,則在最佳工況下,空氣幕對于第二種塵的隔塵效率接近100%,對于第一種塵的隔塵效率達到61.5%。為了進一步提高隔塵效率,在經(jīng)過理論計算后,可在打磨室門口底部加裝高度為1m的擋板,擋板不會影響空氣幕對打磨室內(nèi)氣流組織的作用。
【學(xué)位單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X962;TG28
【部分圖文】：

圖 1-1.老廠房打磨工位磨操作時，砂輪打磨鑄件時產(chǎn)生粉塵的形式主要有兩種，切線方向以一個較高的初速度做平拋運動的粉塵，簡稱“輪與鑄件接觸處產(chǎn)生的類似煙霧狀的粉塵，簡稱“第二種，在打磨過程中，與鑄件接觸處的溫度會短暫升高，從而升擴散�，F(xiàn)場實際打磨操作情況較為復(fù)雜，雖然打磨操作但通常操作工人會根據(jù)鑄件所需的打磨部位不同而不斷調(diào)算，在進行粉塵濃度場模擬的時候，將打磨臺的整個工作產(chǎn)塵形式即為第二種。而對于第一種塵，討論其最不利情磨室開口方向，產(chǎn)生的粉塵從打磨臺邊緣出發(fā)，沿砂輪轉(zhuǎn)高的初速度朝向打磨室開口方向做平拋運動。操作時粉塵的平拋運動分析

(a) (b) (c) (d)圖 2-1.不同送風(fēng)形式的空氣幕（(a)上送式、(b)下送式、(c)雙側(cè)式、(d)單側(cè)式）結(jié)合打磨室實際情況，選用上送式空氣幕。在衛(wèi)生環(huán)境要求較高的場合，為了得到較好的氣流組織，一般還會設(shè)置回風(fēng)口，打磨室的排風(fēng)罩口即作為上送式空氣幕的回風(fēng)口。在工業(yè)鑄造車間加裝空氣幕時，必須注意送風(fēng)氣流不會造成二次揚塵污染，則空氣幕的送風(fēng)風(fēng)速應(yīng)以理論計算為依據(jù)，結(jié)合打磨室的實際情況確定。2.3.1 二次揚塵風(fēng)速限值計算假定打磨室內(nèi)溫度變化可忽略不計，由于空氣幕的送風(fēng)氣流可能造成二次揚塵污染，因此要確保到達地面時的風(fēng)速小于打磨室產(chǎn)生的粉塵對應(yīng)的二次揚塵風(fēng)速，以此來避免產(chǎn)生二次揚塵污染。有研究表明，揚塵風(fēng)速與粉塵粒徑的平方根成正比[28]，如表 2-1 所示。

（a）Standard k-ε 模擬結(jié)果 （b）RNG k-ε 模擬結(jié)果圖 3-1.兩種模擬方法的迭代結(jié)果對比從上圖可得，對本文研究對象來說，兩種模擬方法均呈現(xiàn)出了較好的收斂性，但 RNG k-ε 模擬方法在迭代 400 步以后收斂性要差于 Standard k-ε 模擬方法，尤其是 fenchen 項（即粉塵項）的收斂性明顯變差，所以決定采用 Standard k-ε 的方程模式來模擬結(jié)果。Standard k-ε 為積分到壁面的不可壓縮/可壓縮湍流的兩方程渦粘性模式，其渦粘性定義為湍動能 k 和湍流耗散率 ε 的函數(shù)，表達式[64]如下： = 2 （3-8）式中 代表渦粘性， 代表一個輸運常數(shù)（一般取 0.09）， 代表流體密度， 代表近壁面衰減函數(shù)， = exp3.4（1 0.02 ）2。

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本文編號：2819854