基于CFD技术的冶炼厂房空气污染物治理研究

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冶金行业是一个国家的基础行业，其为国家的建设和发展提供源源不断的金属材料。尤其是在中国，当前钢铁仍然被大量需求。据报道，中国早已经成为世界上第一大冶炼国家。但是，相比于世界先进水平，我国的冶金工业科技依然是“大而弱”，粗放式地生产必然会带来冶炼厂房内空气品质的降低。在冶炼过程中，由于金属矿物质均带有杂质，导致了金属熔体不可避免地产生浮渣。在冶炼厂房内，工人需要将金属熔体内的浮渣扒出熔炉外，而在浮渣出炉的瞬间，其会参加氧化反应而生成大量的浓烟，危害工人健康。因此，如何有效地控制并排出冶炼厂房内浮渣产生的烟尘，是本课题研究的重点。　　本文基于CFD（Computational Fluid Dynamics）技术工具，进行了烟尘物理和运动特性的分析，使用欧拉-拉格朗日计算方法来计算室内高温烟尘在热浮升力等作用下的运动情况。并在现有的实验条件下，测试了卫生香燃烧所产生的烟尘在室内空气中的运动情况，从而验证了CFD方法的正确性。最后，使用Fluent软件对冶炼厂房内浮渣上部的局部排气罩进行仿真分析和设计优化，并得到了以下重要结论：　　（1）在无横向气流干扰的情况下，排气罩形状（b）对烟尘颗粒的控制效果更好；　　（2）在固定排气罩距地高度和截面尺寸下，吸气压力越高，其对烟尘的控制效果越好，但也更耗能；综合考虑下，选定最佳吸气压力为300Pa；　　（3）在固定排气罩吸气压力和截面尺寸下，排气罩距地高度越小，对烟尘的控制效果越好。但是，为了考虑工人工作的便利性，取排气罩的最佳距地高度为1.5m；　　（4）在固定排气罩吸气压力和距地高度下，为了保证对烟尘颗粒的控制效果，排气罩的截面尺寸既不宜过大，也不宜过小。经比较，当下部污染源面的边长为0.4（m）时，确定最佳的排气罩的截面尺寸为L=1.0m。　　最后，CFD技术优化的最佳排气罩设计为：吸气压力300Pa、距地高度1.5m、截面尺寸为L=1.0m的（b）形排气罩。

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作者
李福强;
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作者单位

湖南工业大学;

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授予单位湖南工业大学;
学科供热、供燃气、通风及空调工程
授予学位硕士
导师姓名王汉青;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类
关键词
冶炼厂房,烟尘颗粒物,污染治理,计算流体动力学;

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