颗粒粉尘在通风管道内的运移规律研究

摘要

众所周知，工业粉尘治理需通过选择合理的除尘方法才能达到较好的降尘效果。目前，带有长管道的机械通风除尘措施是工业粉尘治理的有效措施之一。随着颗粒粉尘在管道内长时间排出，管道内势必会产生沉积现象。如果对其中的颗粒粉尘不采取处理措施，会导致很多不良的后果，特别是在管道内部，轻则粉尘堆积，重则导致管道堵塞、腐蚀等。在进行粉尘清除前，如能对管道内部粉尘运移、沉降的规律有所了解，这对粉尘清除工作以及根据规律重新设计管道结构参数将会起到一定的帮助。本文以工业除尘管道为研究对象，基于流体力学、射流理论和计算流体动力学等理论，通过Fluent6.3.26模拟软件对圆管和方管建立了物理和数学模型，采用Standard k-e模型和标准壁面函数对管道内的风流流场进行数值分析，并模拟了风速、粉尘粒径以及管型对管道内粉尘浓度分布、沉积的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴选取标准双方程模型可以有效的数值模拟两种管道内部风流流场及不同粒径粉尘的分布。⑵管道壁面压力大小分布受管型以及粉尘粒径影响较小，受风速影响较大。⑶在管道长度达到一定长度后，管道内流速大小分布不受管道长度的影响，当圆管长度大于25m、方管大于30m时，管道内流速分布稳定，变化小。输运风速越大，管道内达到最大速度时的增值△v越大，但达到最大流速位置基本不变，圆管为15m处，方管为18m处。⑷不同粒径粉尘在管道内输运都具有相应的最低沉积浓度输运风速，输运风速太低，达不到粉尘输运的效果；输运风速太高，能耗增大，粉尘与管壁碰撞概率增大；因此在进行通风风速设计时，应当针对不同粒径粉尘选择最佳输运风速。⑸16m/s送风风速下，对于粒径粉尘为0.25μm至2.5μm时，方管内壁上的平均粉尘沉积浓度值要比圆管低。粒径为0.25μm时，方管壁面平均粉尘浓度值比圆管低0.05g/m3；粒径为2.5μm时，方管壁面平均粉尘浓度值比圆管低0.15g/m3；因此针对工业管道在16m/s风速下输运粒径为0.25μm至2.5μm粉尘时，可考虑采用方形管道输运。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外颗粒粉尘运移规律研究现状

1.3 计算流体力学和数值模拟的发展趋势

1.4 研究内容及技术路线

1.5 本章小结

第二章 颗粒粉尘运移基础理论

2.1 颗粒粉尘在通风管道内受力分析

2.2 管道壁面吸附粒子因素

2.3 颗粒粉尘运移理论

2.4 本章小结

第三章 数值模拟理论

3.1 数值模拟理论知识

3.2 气固两相流数值模拟理论

3.3 流体动力学控制方程

3.4 数值求解流程

3.5 网格生成技术

3.6 本章小结

第四章 圆形管道粉尘运移规律数值模拟及分析

4.1 圆管物理模型及网格划分

4.2 模型参数及边界条件的设定

4.3 流场数值模拟分析

4.4 本章小结

第五章 方形管道粉尘运移规律数值模拟及分析

5.1 方管物理模型及网格划分

5.2 模型参数及边界条件的设定

5.3 流场数值模拟分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果