熱噴涂技術(shù),是目前表面工程重要應(yīng)用技術(shù)之一,被廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金、國(guó)防、石油化工、機(jī)械制造等領(lǐng)域。但熱噴涂工藝過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵,尤其是微納米粉塵,不僅嚴(yán)重危害作業(yè)人員的健康,還會(huì)引起生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因此,研究熱噴涂車(chē)間微納米粉塵的擴(kuò)散過(guò)程,分析環(huán)境因素對(duì)車(chē)間粉塵濃度分布的影響規(guī)律,對(duì)實(shí)現(xiàn)微納米粉塵控制,減少其危害具有重要意義。本文首先分析了熱噴涂工藝過(guò)程中微納米粉塵的產(chǎn)生機(jī)理。為獲取車(chē)間內(nèi)微納米粉塵的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,基于相似原理,以實(shí)際熱噴涂車(chē)間為原型,結(jié)合氣固兩相流理論,自主設(shè)計(jì)并搭建了熱噴涂車(chē)間相似模型,對(duì)不同通風(fēng)方式和通風(fēng)流量下熱噴涂微納米粉塵顆粒的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:機(jī)械通風(fēng)對(duì)于降低熱噴涂車(chē)間微納米粉塵濃度具有明顯效果;單位時(shí)間通風(fēng)流量越大,車(chē)間呼吸層微納米粉塵顆粒濃度越低,清除時(shí)間越短;通風(fēng)流量相同條件下,采用車(chē)間底部和側(cè)面組合通風(fēng)方式較單一側(cè)面強(qiáng)力通風(fēng),更有利于實(shí)現(xiàn)微納米粉塵的排除和沉降。其次,基于熱噴涂微納米粉塵的特性,分析了粉塵顆粒所受作用力并建立了粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)方程。然后建立實(shí)際熱噴涂車(chē)間的幾何模型,基于計(jì)算流體力學(xué)和氣固兩相流理論基礎(chǔ),采用流體仿真軟件Fluent對(duì)車(chē)間流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及微納米粉塵的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:企業(yè)通風(fēng)參數(shù)條件下,車(chē)間流場(chǎng)分布不均勻,受右側(cè)抽風(fēng)的影響,高風(fēng)速區(qū)域向右側(cè)偏移;車(chē)間溫度場(chǎng)自熱源沿徑向快速遞減,呼吸層高溫區(qū)域較小;車(chē)間呼吸層微納米粉塵濃度近似呈兩端對(duì)稱(chēng)分布,高濃度區(qū)域主要集中在塵源附近,且大致沿徑向逐漸減小,受右側(cè)抽風(fēng)氣流的誘導(dǎo)作用,右側(cè)微納米粉塵濃度明顯高于左側(cè)。通過(guò)將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)分析,兩者基本吻合。最后,概述了粉塵后處理方法,總結(jié)出含塵氣流凈化處理裝置選擇的一般方法和步驟,并結(jié)合企業(yè)案例分析如何結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)選擇出適合的除塵器。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG17
【部分圖文】：

圖 1. 1 電弧噴涂工作原理示意圖Fig 1.1 Schematic diagram of arc spraying principle與此同時(shí)熱噴涂生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些有害因素，如粉塵射、有毒有害氣體、火災(zāi)及爆炸等[6]。這些有害因素不僅會(huì)影響產(chǎn)品設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還會(huì)對(duì)人體健康和周邊生態(tài)環(huán)境造成不良影響。其度高、成分復(fù)雜、接觸時(shí)間和周期長(zhǎng)，潛在危害最大。

Fig 1.1 Schematic diagram of arc spraying principle此同時(shí)熱噴涂生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些有害因素，如粉、有毒有害氣體、火災(zāi)及爆炸等[6]。這些有害因素不僅會(huì)影響產(chǎn)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還會(huì)對(duì)人體健康和周邊生態(tài)環(huán)境造成不良影響。高、成分復(fù)雜、接觸時(shí)間和周期長(zhǎng)，潛在危害最大。

圖 1. 4 不同粒徑粉塵在不同部位的沉積率[18]Fig 1.4 Deposition rate of different particles in different parts涂工藝過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵粒徑范圍一般在 0~2mm 之間[8]。粒徑大受重力影響較大，會(huì)很快發(fā)生沉降，且在人體鼻毛等阻礙作用下；而粒徑小于 2.5μm 細(xì)粉塵顆粒很難自然沉降，且多懸浮于車(chē)，能夠直接進(jìn)入從業(yè)人員呼吸道內(nèi)部，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)等造成損血管病等呼吸系統(tǒng)疾病的概率。，熱噴涂材料大多數(shù)為金屬或合金材料，某些應(yīng)用場(chǎng)合為制備具，還會(huì)在噴涂材料中添加一些有毒金屬，如鉻、錳、鉬等[19]。因具有粉塵共有的危害性外，熱噴涂粉塵本身對(duì)人體還具有比一性，尤其是粒徑小于 2.5μm 熱噴涂微納米粉塵。）影響生產(chǎn)。粉塵會(huì)加速機(jī)械磨損，降低設(shè)備的加工精度，影響產(chǎn)能引發(fā)安全問(wèn)題，金屬顆粒進(jìn)入電器設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致短路，輕則影，降低產(chǎn)品的加工質(zhì)量，縮短其使用壽命，嚴(yán)重甚至引發(fā)安全事

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本文編號(hào)：2819346