【摘要】：在有色金屬冶煉及鑄造等工業(yè)生產(chǎn)過程中,諸如模具澆鑄時(shí),根據(jù)污染源性質(zhì)不同可將廠房內(nèi)的高溫氣流分為兩類,一種為高溫金屬液體傾倒瞬間造成的陣發(fā)性污染氣流、另一種則是高溫金屬液體傾倒結(jié)束后,平靜的高溫金屬液面產(chǎn)生的高溫氣流。傾倒過程瞬時(shí)產(chǎn)生大量污染氣流,污染源處濃度值驟增,嚴(yán)重加劇了局部排風(fēng)系統(tǒng)的瞬時(shí)排風(fēng)壓力,側(cè)吸罩往往來不及排除污染氣流,造成大量污染氣流逃逸到廠房其他清潔工位,嚴(yán)重威脅工人的身體健康,極易引起例如塵肺病、活動(dòng)性肺結(jié)核、慢性肺部疾病等職業(yè)疾病。因此,冶煉廠房內(nèi)平靜液面處高溫氣流產(chǎn)生的浮羽流和側(cè)吸罩處產(chǎn)生的側(cè)吸氣流共同作用下傾倒過程產(chǎn)生的陣發(fā)性浮射流引起的環(huán)境污染問題急需得到解決。以側(cè)吸氣流和浮羽流共同作用下陣發(fā)性浮射流的流場特性為主要研究對象,采用理論、實(shí)驗(yàn)、模擬相結(jié)合的方法對以下內(nèi)容進(jìn)行研究分析:首先,本文通過理論分析得出影響陣發(fā)性浮射流流場特性的因素,并通過正交實(shí)驗(yàn)的方差分析,定性得到了各影響因素的顯著性排序及位級趨勢變化;其次,對正交分析中的顯著性影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量,得出陣發(fā)性浮射流的散發(fā)特性,側(cè)吸罩排風(fēng)量、兩熱源水平間距對陣發(fā)性浮射流流場規(guī)律的影響;最后,本文采用數(shù)值模擬方法揭示不同浮羽流溫度、側(cè)吸罩與熱源高度差對陣發(fā)性浮射流隨時(shí)間、空間分布的影響,同時(shí)給出了側(cè)吸罩的動(dòng)態(tài)捕集效率,并采用MATLAB軟件擬合了多因素下陣發(fā)性浮射流的軌跡方程。主要結(jié)論如下:(1)通過分析浮射流的運(yùn)動(dòng)方程,得出影響陣發(fā)性浮射流流動(dòng)的諸多變量,通過正交分析,得出側(cè)吸罩排風(fēng)量、陣發(fā)性浮射流散發(fā)速度為顯著性影響因素,其它依次為陣發(fā)性浮射流散發(fā)溫度、兩熱源水平間距、側(cè)吸罩下邊緣與陣發(fā)性浮射流熱源面的垂直高差、浮羽流散發(fā)溫度。(2)污染源為陣發(fā)性浮射流時(shí),空間內(nèi)存在陣發(fā)性響應(yīng)區(qū)域。陣發(fā)性浮射流散發(fā)溫度為50℃,側(cè)吸罩排風(fēng)量為2000m3/h,側(cè)吸罩距污染源高差為0.2m,浮羽流散發(fā)溫度為500℃時(shí),陣發(fā)性響應(yīng)區(qū)域?yàn)殛嚢l(fā)性浮射流垂直方向距坐標(biāo)原點(diǎn)3.33倍熱源水力直徑內(nèi),垂直側(cè)吸罩口面水平方向上距坐標(biāo)原點(diǎn)1.82倍熱源半寬范圍內(nèi),平行側(cè)吸罩口面水平方向上距坐標(biāo)原點(diǎn)0.8倍熱源半長范圍內(nèi)。(3)為綜合考慮陣發(fā)性浮射流散發(fā)速度與側(cè)吸罩排風(fēng)速度,本文采用流速比定義兩者的比值。隨著流速比減小,Y軸方向濃度最大值逐漸向側(cè)吸罩方向移動(dòng)。流速比相同但側(cè)吸罩排風(fēng)速度增大時(shí),由于側(cè)吸罩對浮羽流的控制作用增強(qiáng),高溫浮羽流被順利捕集,此時(shí)浮羽流處溫度降低,Y軸方向溫度分布由雙峰值曲線變?yōu)閱畏逯登�,側(cè)吸罩與陣發(fā)性浮射流間的峰值消失,且該區(qū)域及側(cè)吸罩罩口處的溫度值隨之減小。(4)陣發(fā)性浮射流與浮羽流水平間距增大,平行于側(cè)吸罩口的水平方向及陣發(fā)性浮射流正上方垂直方向上的空間溫度值、濃度值均隨之增大;垂直于側(cè)吸罩口的水平方向上,溫度、濃度最大值點(diǎn)均位于浮羽流熱源正方上處,且隨著熱源間距的增大最大值逐漸減小。(5)陣發(fā)性浮射流階梯式變化時(shí),不同側(cè)吸罩排風(fēng)量下側(cè)吸罩動(dòng)態(tài)捕集效率變化趨勢相似,隨著側(cè)吸罩排風(fēng)量增大,不同散發(fā)階段的捕集效率隨之增大;陣發(fā)性浮射流散發(fā)速度及濃度增大,同一排風(fēng)量的側(cè)吸罩捕集效率驟減。通過回歸分析得到針對陣發(fā)性浮射流的捕集效率經(jīng)驗(yàn)公式,式中系數(shù)大小可得出不同因素對捕集效率的影響大小,結(jié)果與正交分析結(jié)果相同。(6)給出了浮羽流和側(cè)吸氣流共同作用下陣發(fā)性浮射流的軸心軌跡,同時(shí)得出與Ar數(shù)、速度比相關(guān)的軸心軌跡方程。
【圖文】：

圖 1.3 陣發(fā)性浮射流示意圖為浮羽流作用下的陣發(fā)性浮射流時(shí)，空間流場呈現(xiàn)陣發(fā)性分布規(guī)律，這無疑加大了陣發(fā)性浮氣流目前最有效的控制方法即通風(fēng)，，根據(jù)可控通風(fēng)與局部通風(fēng)，其中局部通風(fēng)主要針對污染排氣捕集罩對源項(xiàng)進(jìn)行控制，其可控區(qū)域較小高風(fēng)速來捕集煙氣，并經(jīng)凈化后排出室外。局部方法，它具有通風(fēng)效果好，所需風(fēng)量小等優(yōu)點(diǎn)[1澆鑄工藝為工程背景，研究對象為陣發(fā)性浮射流罩對陣發(fā)性浮射流進(jìn)行捕集控制，熱羽流位于對陣發(fā)性浮射流的流動(dòng)和側(cè)吸罩的捕集產(chǎn)生影示。因此科學(xué)地分析浮羽流與局部排風(fēng)系統(tǒng)影，合理有效的控制、捕集污染氣流，對保證工作性及減少對環(huán)境的破壞有著重要的指導(dǎo)意義[15]。

分析不同側(cè)吸罩排風(fēng)量下陣發(fā)性浮射流的分布特性，定義流速比來研究側(cè)吸罩排風(fēng)速度與陣發(fā)性浮射流散發(fā)速度同時(shí)變化時(shí)的流場變化規(guī)律。（4）浮羽流對陣發(fā)性浮射流流場分布的影響浮羽流是一直圍繞在陣發(fā)性浮射流周圍的熱源，因此有必要分析其對陣發(fā)性浮射流的影響，本文通過實(shí)驗(yàn)測試分析了浮羽流與陣發(fā)性浮射流水平間距對空間及時(shí)間上濃度分布的影響。由于儀器可加熱溫度較低，此外采用數(shù)值模擬研究了浮羽流溫度對陣發(fā)性浮射流分布規(guī)律的影響。（5）陣發(fā)性浮射流軸心軌跡采用數(shù)值模擬方法獲得陣發(fā)性浮射流與側(cè)吸罩中間區(qū)域各點(diǎn)的濃度值，將同工況下濃度值最大點(diǎn)連接起來，以此完成陣發(fā)性浮射流的軸心軌跡繪制，分析了流速比和 Ar 數(shù)對軸心軌跡的影響。1.3.3 技術(shù)路線本文的研究技術(shù)路線如圖 1.3
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X701;O358

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2630054