罐车内部快速换气及清洁技术研究

摘要

随着工业危化品运输行业的飞速发展，移动罐车作为主要的危化品运输工具,发挥越来越重要的作用。为了提升移动罐车运输性能，国家规定移动罐车每年都要接受强制性的检修检验。但近年来在移动罐车检修检验环节的安全事故频发，造成了较大的人员及财产损失。由于罐车为密闭结构，基本依靠狭小的人孔实现罐车内外空气更换，通常无法短时间内完成换气要求，罐车内检修人员因缺氧而发生窒息，以及部分残留介质中的有毒有害成分造成人员中毒，严重者导致人员死亡。罐车检修过程的工作环境及人员安全保障已经逐步引起相关部门和从业人员的重视，但是相关研究完全空白，也未见相关产品投入应用。改善检验检修环节的工作环境，加强工作人员安全保障，是罐车检验检修部门亟待解决的关键问题，具有重要意义和价值。 本文在广泛调研的基础上，结合江苏省特种设备检验研究院徐州分院实际需求，以某重点型号移动罐车为研究对象，将移动罐车的罐体作为一个完整系统，建立几何模型，选择合理流动模型，运用流体力学及模拟方法，研究罐车内部的流场特征，总结流动规律，指导罐车快速换气及内部清洁系统设计。论文主要工作如下： ⑴模拟罐车流场，获得流场特征。基于某型号罐车模型参数并进行分析，对自然转状态下移动罐车换气调节时罐体内部的流场进行模拟计算，得出了其分布特点：流场分布不均匀，且远离人孔处无空气流通，换气效率低，与实际情况相吻合。 ⑵设计换气方案，模拟并优化。提出了两种整体式换气方案，利用通风管道对罐体进行换气调节，采用整体式换气方案1和2两种方案，结果显示两种方案调节下，罐车罐体内流场速度大部分在0.6m/s和0.7m/s左右分布，有较高的换气效率且适合于操作人员作业。对于罐体长度较大的罐车，本文提出了分段式换气方案。探究出适用于中间段罐体和封头段罐体处操作人员在未进入时与进入后合适的调节角度工况。 ⑶吸尘结构模拟及优化设计。计算出了不同粒径大小的金属氧化物颗粒的启动速度。探究得到吸尘口结构在模拟计算时建立扩展区的各结构参数存在一定的阈值，达到相应阈值后，对模拟结果影响可忽略。探究了移动罐车吸尘系统中的吸尘口结构中底座宽度、排气管倾角、外壳倾角等对于吸尘口流场分布的影响，得到相应规律。设计出了新型吸尘口结构，将新型吸尘口与传统吸尘口流场进行模拟分析，对比得到：改进后吸尘口流场从入口处沿地面均匀分布，地面处速度较大且吸尘面积大，利于颗粒物的吸收。 ⑷换气吸尘系统设计。设计了移动罐车换气与清洁系统中的动力结构。探究得出了适合本文中研究对象罐车的通风管道参数，同时满足操作与功能需求。换气方案一、二适用管径分别为50mm、100mm。局部式换气与吸尘管径选择50mm。设计了不同换气方案与吸尘结构中管道的安装方式。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外移动罐车发展现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究内容及意义

2 移动罐车换气系统结构设计与流场分析

2.1 移动罐车结构

2.1.1 常用换气方案

2.1.2 整体式换气方案探究

2.1.3 分段式换气方案设计

2.2.1计算流体力学概述

2.3 不同换气方案流场分析

2.3.1物理模型

2.3.2控制方程

2.3.3 自然状态与整体式换气方案流场分析

2.3.4 分段式换气方案流场分析

2.4 本章小结

3移动罐车吸尘系统结构设计与流场分析

3.1 移动罐车内部尘粒动力学理论

3.1.1 空气的物理性质

3.1.2 尘粒的物理性质

3.1.3 尘粒受力分析

3.1.4 尘粒的启动分析

3.2.1 吸尘口结构及参数分析

3.2.2 吸尘口性能参数分析

3.2.3 吸尘口扩展区域对数值模拟的影响

3.2.4 吸尘口结构参数对流场的影响

3.3 吸尘口改进设计及流场分析

3.3.1物理模型

3.3.2网格划分

3.3.3 数值计算

3.4 本章小结

4 移动罐车换气及吸尘系统配件设计

4.1 换气吸尘动力系统

4.2 换气吸尘系统管道

4.2.1 换气方案一管径探究

4.2.2 换气方案二管径探究

4.2.3 局部式换气管道与吸尘管道设计

4.3 换气吸尘系统管道安装设计

4.4 本章小结

5 结论

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

作者简历

学位论文原创性声明

学位论文数据集