【摘 要】
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水浴除尘具有效率高、造价低、低能耗等一系列优点,被广泛应用。焊接作业时产生大量有害衍生物质,严重影响了焊接作业人员的身体健康和污染了环境。在焊接烟气净化除尘领域,
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水浴除尘具有效率高、造价低、低能耗等一系列优点,被广泛应用。焊接作业时产生大量有害衍生物质,严重影响了焊接作业人员的身体健康和污染了环境。在焊接烟气净化除尘领域,水浴法净化是全新的技术。根据实际情况,搭建和设计净化装置,并对其涉及到的除尘机理及多相流动展开讨论。本文利用ICEM软件对物理模型进行网格划分,基于FLUENT软件,采用体积模型(VOF),利用RNG k-ε湍流模型对净化装置内部流场进行数值模拟,得出了压力与湍动能、速度场、气相浓度分布的规律,结果表明:装置内部压力分布在纵向呈层状分布形成压力梯度,焊接烟气水浴过程中,压力分布横向波动较大,进气管周围压力变化明显大于壁面附近的压力变化;进气管附近湍动能较大,气相与液相发生剧烈的能量交换,随着气泡上浮,湍动能逐渐减弱;最大气速分布在进气管附近,气相和液相流速分布不均匀,形成杂乱无章的紊流;气泡受到浮力和逆压力梯度的作用沿进气管上升,造成进气管附近的气含率比装置壁面附近的气含率高。在改变操作参数情况下,气速越大,出现气带液的现象严重;气速增大气泡破碎加剧,气含率随之增大;随着入口气速的增加,升流区最大气速分布开始向进气管两侧偏移,壁面两侧呈现较低的态势。通过设计优化水浴系统结构分别安装引流管和隔板来研究对净化装置内部的气液两相流的影响。结果表明:引流管长度尺寸在0.06m~0.09m的范围内为最优,具有引导气体向除尘中心扩散,同时在这范围内形成了双循环流具有很好的带动液相流动;孔径为0.01m的隔板对气体的重新整流和破碎气泡的效果最优;隔板间距为0.12m时,两隔板间距内气含率分布均匀;5级隔板使气含率维持在一定的值,同时使气体在装置停留的时间更长,增加气液接触的时间,使气液在径向混合均匀。最后,通过实验进行了模拟仿真的验证,以摄像机拍摄法,对焊接烟气水浴过程进行验证,实验结果与仿真结果得出结论一致,研究结果对焊接烟气净化装置设计具有指导意义。
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