隨著礦山機械化程度的不斷提高,粉塵的粒徑也在不斷降低。在粉塵所帶來的危害中最受所有關注的:一是對礦山職工的健康帶來嚴重危害,塵肺病已經是我國危害最嚴重的職業(yè)病;二是空氣中煤塵積累到一定程度便很容易發(fā)生爆炸。由于礦山井下一般都含有豐富的水源,并且濕式除塵器對于去除粒徑小于5μm的粉塵顆粒有很好的效果,所以濕式除塵器在礦山井下應用比較普遍。濕式除塵器是一種高效的除塵設備,雖說其結構相比較于別的除塵設備比較簡單,但是其內部流場結構還是很復雜。而現(xiàn)在新型濕式除塵器的開發(fā)大多都是基于研究者的設計經驗以及一些理論開發(fā)出來的,這樣設計出來的產品很多會出現(xiàn)除塵器內部流場分布不均勻不均衡以及二次流、旋渦等現(xiàn)象。本文就采用Fluent數(shù)值模擬軟件對由北京某科學研究總院和北京某機械制造有限公司共同研制的專利產品:除塵洗氣機內流場進行研究,提供洗氣機內部氣流運動的全部信息,進而對影響洗氣機運行性能的因素進行全面系統(tǒng)的研究。由于葉輪裝置是洗氣機中最重要的部分,而洗氣機是在含塵空氣的環(huán)境下工作的,裝置的磨損是不可避免的。在分析完洗氣機的內流場的基礎上,對洗氣機的磨損進行研究分析,找出其最易磨損的位置,為其抗磨損的研究提供依據。在通過對除塵洗氣機的結構組成和工作原理進行分析研究后,發(fā)現(xiàn)洗氣機最核心的部件就是葉輪裝置,在葉輪區(qū)域完成了通風及凈化空氣的過程,它的內流場的分布情況則直接影響洗氣機整體的除塵效率。對于流場的分析研究基于由簡單到復雜的方法,利用Fluent軟件先后對氣相流、氣-固兩相流及氣-液-固三相流這樣的順序進行分析研究,全面分析研究了洗氣機內流場,著重分析葉輪區(qū)域,結果表明洗氣機內流場分布比較復雜尤其是葉輪區(qū)域,在葉輪進口處存在二次流及回流現(xiàn)象,在出口處與箱體之間存在比較嚴重的渦流及回流區(qū)域,然后通過比較加入噴淋后與未噴淋前的粉塵顆粒的運動軌跡圖。最后通過在排風口統(tǒng)計不同粒徑的粉塵顆粒在噴淋后的逃逸個數(shù)來計算出凈化效率,比較這些數(shù)據可以明顯看到其除塵效果不錯。然后選取Fluent中適當?shù)哪p模型對洗氣機的磨損進行研究,尤其是葉輪區(qū)域。在分析完不同粒徑的粉塵顆粒在葉片流道的運動軌跡后,選取5μm、10μm以及15μm三種有代表性粒徑的粉塵顆粒來研究其對洗氣機沖蝕磨損進行研究,然后在根據洗氣機的實際運行情況選取粒徑為100μm的水霧液滴研究磨損情況。根據模擬結果對提高洗氣機的抗磨損提供依據,并對易磨損區(qū)域提供適當?shù)乜鼓p措施。在前面對濕式除塵機理進行分析后知道與除塵效果有直接關系是噴嘴噴霧,噴霧速度、噴嘴發(fā)射角度、噴霧方式以及噴嘴所處的位置。根據除塵系統(tǒng)的進風處到洗氣機葉輪進口截面之間建立三維幾何模型。對于噴霧速度以及噴射角度利用數(shù)學方法對噴嘴噴出的水霧液滴運行軌跡進行數(shù)學推導后,再綜合考慮箱體壁面的限制的影響,得到模擬數(shù)據。首先比較未噴淋及順向噴淋及逆向噴淋出口截面的速度變化情況并結合具體的理論分析后,得到將原有噴淋裝置提高一定距離并采用逆向噴淋效果較好。又由于考慮到噴嘴噴出的水霧液柱的最佳除塵區(qū)域,對在不同位置的逆向噴淋后出口截面的速度變化進行對比分析后選取最佳位置。本文通過利用Fluent軟件,并與理論創(chuàng)新性的結合研究分析后發(fā)現(xiàn),除塵洗氣機體積小、結構簡單、除塵效率高,不存在堵塞現(xiàn)象等優(yōu)點。對于洗氣機的推廣應用以及優(yōu)化設計并提高其抗磨損措施延長其使用壽命的研究提出了指導方向,對于其內流場及多相流理論的完善起到積極意義。而洗氣機其獨特的葉輪結構不僅效率高、節(jié)省空間,其相比通風機的葉輪磨損完全避免了葉片吸力面前緣的磨損,這對葉輪機械的研究發(fā)展提供一定的依據。
【學位單位】：南京師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TD714.4

【參考文獻】

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本文編號：2826450