斜面出流下落颗粒流颗粒运动特性研究

摘要

在工业生产中的散料输运、转移等过程中，经常可以看到颗粒流的下落现象，期间往往伴随着大量粉尘的弥散。控制该过程中产生的粉尘，对于确保生产安全，保护人员的身体健康以及提高环境空气品质都具有积极意义。通过节能高效的手段控制粉尘的扩散，既节约资源成本又减少了粉尘的排放，从而响应了国家节能减排的号召。因此，本文探究下落颗粒流粉尘的扩散规律、产生机理以及影响因素，从而为今后降低通风系统能耗以及提高除尘系统效率等方面提供有效的理论依据。
　　本文在课题组原有研究的基础上，通过查阅相关文献和总结国内外研究现状，研究了通过斜面出流获得的下落颗粒流的颗粒扩散和运动规律。利用搭建的实验台，以氧化铝、氟化铝和二氧化硅颗粒为研究对象，探究质量流量、下落高度、出流角度及接触面类型等因素对其产尘量的影响；并使用高速摄像仪跟踪拍摄颗粒流的下落运动轨迹和接触面区域的粉尘扩散现象，采用后处理软件对照片进行分析处理，对颗粒流的流态变化和粉尘扩散规律进行研究；此外，对比了不同的出流方式下，下落颗粒流产尘规律的异同。实验研究表明，对比斜面出流及自由下落两种方式的下落颗粒流，质量流量、下落高度、物料的种类和接触面类型等均会影响其下落过程中的产尘量。其中，当质量流量增加时，斜面出流下落颗粒流的产尘率一直增大，而自由下落颗粒流的产尘率在不同的下落高度处变化规律不同；当下落高度增加时，二者的产尘率都随之增加；当物料种类和接触面类型不同时，二者产尘率的变化规律基本相同。运用数理统计分析的方法对斜面出流下落颗粒流产尘率与下落高度、质量流量和出流角度之间的关系进行了回归分析，得到了它们之间的经验公式。通过对颗粒流的下落过程和碰撞过程的照片分析发现，下落过程中在颗粒流的出流反方向有明显的颗粒散射；而在碰撞过程，颗粒流出流方向粉尘的表面扩散现象较为严重。此外，研究还发现，斜面出流颗粒流的速度随着质量流量的增加而增大，并且随着下落高度的增加，颗粒的速度增量变缓。

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1. 绪论

1.1课题研究背景、目的及意义

1.2课题研究现状和水平

1.3本课题主要的研究内容

2. 理论分析和主要参数

2.1颗粒的受力分析

2.2物料下落过程可吸入颗粒物的产生机理

2.3相关的参数

2.4本章小结

3. 实验设计

3.1实验系统基本原理

3.2实验系统的装置

3.3实验系统各部分组成的设计

3.4实验研究方案的确定

3.5实验操作步骤

3.6实验物料的测定

3.7本章小结

4. 下落颗粒流产尘变化规律

4.1实验数据分析方法

4.2质量流量的影响

4.3下落高度的影响

4.4出流角度的影响

4.5接触面的影响

4.6物料种类的影响

4.7各影响因素与产尘率之间的相关性分析

4.8本章小结

5. 颗粒流的扩散和颗粒运动

5.1下落阶段

5.2碰撞阶段

5.3颗粒的运动速度

5.4有关粉尘控制建议

5.5本章小结

6. 结论与展望

6.1主要研究结论

6.2研究展望

致谢

参考文献