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当前,我国过程工业中无法固定密封环节,如中草药生产、烟草生产、分散铸造、矿物加工等,由于工艺或操作需要无法使用固定密封,存在严重的粉尘跑、冒、漏等现象,是造成安全事故和尘肺病频发的重要原因,至今没有简单有效的技术手段实现粉尘的高效控制与捕收。将风幕应用在无法固定密封环节开展烟尘的控制与捕收是风幕隔尘技术的创新应用。在对风幕发生装置的体积有严格限制的应用场合,风幕发生装置的体积下限和风幕均匀性、稳定性的关系还无研究数据可以借鉴;另外,在开放产尘源利用风幕直接收尘的实验数据与技术还不完备,有待开展相关实验研究和装备开发。首先,本文以小体积横流风幕发生装置为研究目标,通过研究“轴向进气,径向排风”式风幕发生装置的横截面积、送风槽和导流叶片三个结构参数对风幕均匀性、扩散性和偏斜性的影响机制发现,增大横截面积可减小风幕发生装置全长上的静压差,提高风幕的均匀性,另外,导流叶片的分流和引流作用在一定程度上可改善风幕的均匀性,在对体积有上限要求的应用条件下,保证风幕均匀的风幕发生装置适宜直径为110mm,导流叶片间距为60mm;一定长度的送风槽能有效整理出口风流的紊乱度,削弱射流对周围空气的卷吸作用,提高风幕的集中程度,35 mm长度送风槽满足本文应用条件需求;导流叶片通过对风流的机械导流作用强化风流的转向,改善风幕出射时严重的偏斜现象,60 mm间隔的导流叶片(斜叶片与送风柱轴向夹角45~o,水平叶片末端向上偏移,与水平方向夹角成3~o)可以使风幕射流接近于水平。由此,探明了横流风幕发生装置的关键结构参数,该装置具备在较小体积下风幕均匀性高、扩散度小和偏斜性低的特点,较现有最小体积的风幕发生装置直径小约30%。其次,在横流风幕发生装置开发的基础上,本文探明了不同射流风速下横流风幕的射程及对横向干扰风流的阻隔尺度,为风幕量程的选择及可有效阻隔的干扰风速限值提供数据支撑。结果表明,风幕速度随射出距离增大先快速下降,后降幅趋于平缓,直至速度为零;随风幕射流速度增大,风幕对横向干扰风的阻隔作用逐渐显著,6.4m/s的风幕射流速度一般可以满足实际应用需求。然后,本文基于旋转风幕控尘理论,开发了软密封控尘系统。通过烟尘示踪实验定性分析了产尘区的流场特性和该系统对微细烟尘的控制效果,通过树叶粉末示踪实验定性分析了该系统对较大粒度粉尘的定向控尘能力,通过控尘效率实验定量研究了风幕射流速度、抽压比和风幕射流角度等对该系统控尘性能的影响。结果显示,送风量和吸风量越大,风流的卷吸作用越明显,对烟尘的抽排能力越强,所形成的示踪烟柱边界越显著。对于长×宽为1.0×1.0 m的软密封控尘系统,获得稳定风幕的射流风速为6.27-8.39 m/s;在抽压比为0.8-1.0时能获得较显著的控尘效果;随风幕射流角度的增加,系统的控尘能力先提高后下降,合适的风幕射流角度为10-20°。综合测试显示,风幕射流速度6.27 m/s、抽压比0.6、射流角度15°时,1.0×1.0 m的软密封系统控尘效率达到92.6%。目前,软密封控尘系统正在河南中烟工业公司安阳卷烟厂试用。该论文有图56幅,表16个,参考文献84篇。