褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，所述优化方法是以离散相颗粒模型作为黏性颗粒，经CFD模拟分析所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的内部空间，根据截留的黏性颗粒与所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的进口处追踪的黏性颗粒的数量百分比，确定经优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸。本发明专利技术采用CFD商用软件中的DPM模型进行数值模拟的方法，对褶皱式黏性颗粒捕集分离装置进行前板角度、进口开孔率、出口开孔率的优化，并模拟计算出最优的进口流速，再通过实施例进行实验验证，得到了一个能够高效去除黏性颗粒的分离装置。该方法高效、周期短、费用低，且最优条件下装置对黏性颗粒的收集效率大于96％。

Optimum method of folded viscous particle trapping and separating device

The invention discloses an optimization method for a folded viscous particle trapping and separating device. The optimization method is based on discrete phase particle model as viscous particles, and CFD simulation analysis of the internal space of the folded viscous particle trapping and separating device. According to the number of viscous particles tracked at the entrance of the folded viscous particle trapping and separating device, the number of viscous particles tracked at the entrance of the folded viscous particle trapping and separating device is 100. The optimized size of the folded viscous particle trapping and separating device is determined by fractional ratio. The invention adopts DPM model in CFD commercial software to simulate and optimize the front plate angle, the inlet opening rate and the outlet opening rate of the folded viscous particle trapping and separating device, and simulates and calculates the optimal inlet flow rate, and then carries out experimental verification through the embodiment, and obtains a separating device capable of removing viscous particles efficiently. The method has the advantages of high efficiency, short cycle and low cost, and the collection efficiency of viscous particles is more than 96% under the optimal conditions.

【技术实现步骤摘要】
褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法
本专利技术涉及化工除尘领域，涉及CFD模拟技术，具体地说，是一种基于CFD的褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法。
技术介绍
在化工生产、机械制造、涂装工业等生产过程中，特别是机械产品在喷涂油漆的过程中，经常会产生大量高黏性颗粒，这将直接对生产车间里的环境产生影响，不仅会污染车间及生产设备，而且还会对操作工人的身体健康造成一定影响，此外，还会影响废气处理设备的处理效率。目前，常用的颗粒去除装置有重力除尘器、惯性除尘器、静电除尘器、旋风除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器器等等。对高黏性颗粒来说，这些常用的颗粒去除装置除尘效率并不高。首先，高黏性颗粒因其黏性较大容易黏附在除尘装置内表面且不易清除；其次，高黏性颗粒会因相互碰撞而发生团聚效应，从而产生一些粒径较大的颗粒，这些大粒径颗粒会很容易导致设备的堵塞。因此，市场需要有针对高黏性颗粒的去除装置。针对目前除尘设备的缺点，专门研究专利技术了一种捕集黏性颗粒的褶皱式分离装置，该装置针对高黏性颗粒有较高的去除效果，但仍需优化，以达到更高的颗粒去除率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，它采用CFD模拟技术，能较快速的得到褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的各项最优参数，以及模拟出在何种工况下能够达到较高的颗粒去除率，从而实现方便、快捷、有效地去除高黏性颗粒，同时达到成本低廉的目的。因此，为实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方法。提供一种褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，所述优化方法是以离散相颗粒模型作为黏性颗粒，经CFD模拟分析所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的内部空间，根据截留的黏性颗粒与所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的进口处追踪的黏性颗粒的数量百分比，确定经优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸。进一步，所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置包括由前板和后板组成的过滤组件，所述前板上设置多个作为入口的前板孔，所述后板上设置多个作为出口的后板孔；所述经过优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸包括：所述前板上所述前板孔的前板孔率，以及，所述后板上所述后板孔的后板孔率。进一步，所述前板具有由多条谷线和多条峰线组成的褶皱结构，所述经优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸包括：所述谷线处的张角。进一步，在CFD模拟分析中，将由具有一个前板孔的前板和具有一个后板孔的后板组成的过滤组件设定为一个子单元，对所述单元进行网格划分，网格质量大于等于0.1。进一步，在CFD模拟分析中，进口流速范围为1m/s～18m/s。进一步，所述优化方法包括以下步骤：对褶皱式黏性颗粒捕集分离装置进行简化建模的步骤：将由具有一个前板孔的前板和具有一个后板孔的后板组成的过滤组件设定为一个子单元，对所述子单元进行网格划分，网格质量大于等于0.1；CFD模拟所述子单元的内部空间的步骤：求解连续相的气体流动，并引入离散相颗粒模型作为黏性颗粒，定义黏性颗粒碰壁后即黏附，不考虑反弹，到达进、出口的黏性颗粒被认为逃逸而不进行跟踪计算；以及，子单元的结构尺寸优化的步骤：将截留的黏性颗粒与所述子单元的进口处追踪的黏性颗粒的数量百分比定义为黏性颗粒去除率，则最优黏性颗粒去除率所对应的子单元的结构尺寸即为优化的子单元结构，所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置为多个所述子单元的集合；其中，优化的子单元结构的尺寸包括前板孔的前板孔率、后板孔的后板孔率。进一步，构成所述子单元的所述前板和后板分别具有一条谷线和两条峰线，优化的子单元结构的尺寸还所述前板的谷线处的张角。进一步，所述优化方法还包括以下步骤：优化进口流速的步骤：CFD模拟优化的子单元结构的内部空间，模拟不同进口流速条件下黏性颗粒去除率，以确定进口流速范围为1m/s～18m/s。进一步，在CFD模拟所述子单元的内部空间的步骤中，连续相的边界条件为：假定气体不可压缩，进口为速度入口，流速设为5m/s，出口设为压力出口，壁面静止无滑移、无热交换；以SIMPLEX算法求解连续相的气体流动，压力设为标准压力。进一步，在对褶皱式黏性颗粒捕集分离装置进行简化建模的步骤中，构成所述子单元的所述前板和后板分别具有一条谷线和两条峰线；其中，所述前板的谷线与所述前板的峰线之间的距离为30mm；所述所述后板的谷线与所述后板的峰线之间的距离为60mm。本专利技术褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法的积极效果是：(1)无需搭建实际装置，优化周期短、操作效率高、节省成本。(2)所使用的CFD模拟技术对实际装置的搭建具有很好的指导作用。(3)优化后的褶皱式黏性颗粒捕集分离装置对黏性颗粒有很好的去除效果，优化结果较为理想。附图说明下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。图1是褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的结构示意图。图2是图1A-A的剖面示意图。图3是前板及前板孔的结构示意图图4是后板及后板孔的结构示意图图5是图3简化后的模型结构示意图。图6是图5进一步简化的模型结构示意图。图7a是图6的主视图。图7b是图6的俯视图。1、主体；2、框架；3、前板；4、前板孔；5、前板单元；6、张角；7、后板；8、后板孔；9、后板单元；10、空腔；11、谷线；12、峰线。具体实施方式以下结合附图给出对本专利技术褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法的具体实施方式，但是需要指出：所述具体实施方式并不用于限定本专利技术的具体实施。凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化均应列入本专利技术的保护范围。以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本专利技术可用以实施的特定实施例。实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本专利技术，而非用以限制本专利技术。参见图1。本专利技术提供一种褶皱式黏性颗粒捕集分离装置，所述装置作为废气预处理设备，与风机和废气处理装置连接，所述装置设为一个正方形结构，其为边长1440mm、进气孔数为30×29个的结构件，其中间为一个主体1，其四周为框架2，所述框架2采用不锈钢材质制成不锈钢框架结构件，所述框架2用来固定所述主体1，所述主体1为纸板材料制成的结构件，采用纸板材料制备所述主体1比较实用，具有方便运输、储存、更换，造价低廉的优点。参见图2。所述主体1包含前板3、后板7，所述前板3为纸板材料制成的结构件，所述后板7与所述前板3的材质设为相同，纸板可选取比较常见的瓦楞纸板，所述前板3、后板7均可折叠、拉伸。参见图3。所述前板3具有由多条谷线11和多条峰线12组成的褶皱结构，所述前板3由若干个可折叠、拉伸的前板单元5构成，所述前板单元5设计成“V”字型结构，在所述前板单元5的折缝拉伸处设有若干个均匀分布的前板孔4，所述前板孔4作为进气口，所述每个前板单元5的开孔位置是相同的；所述前板单元5的前板3是按一个张角66进行折缝拉伸的，所述主体1上的前板单元5的张角66是一致的。参见图4。所述后板7具有由多条谷线11和多条峰线12组成的褶皱结构，所述后板7由若干个可折叠、拉伸的后板单元9构成，所述后板单元9设计成“V”字型结构，所述后板单元9与所述前板单元5一一对应，在所述后板单元9的折缝拉伸处的一侧设有若干个均匀分布的后板孔8，所述后板孔8作为出气口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，其特征在于，所述优化方法是以离散相颗粒模型作为黏性颗粒，经CFD模拟分析所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的内部空间，根据截留的黏性颗粒与所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的进口处追踪的黏性颗粒的数量百分比，确定经优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，其特征在于，所述优化方法是以离散相颗粒模型作为黏性颗粒，经CFD模拟分析所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的内部空间，根据截留的黏性颗粒与所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的进口处追踪的黏性颗粒的数量百分比，确定经优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸。2.根据权利要求1所述的褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，其特征在于，所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置包括由前板和后板组成的过滤组件，所述前板上设置多个作为入口的前板孔，所述后板上设置多个作为出口的后板孔；所述经过优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸包括：所述前板上所述前板孔的前板孔率，以及，所述后板上所述后板孔的后板孔率。3.根据权利要求1所述的褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，其特征在于，所述前板具有由多条谷线和多条峰线组成的褶皱结构，所述经优化的所述褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的尺寸包括：所述谷线处的张角。4.根据权利要求2所述的褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，其特征在于，在CFD模拟分析中，将由具有一个前板孔的前板和具有一个后板孔的后板组成的过滤组件设定为一个子单元，对所述子单元进行网格划分，网格质量大于等于0.1。5.根据权利要求1所述的褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，其特征在于，在CFD模拟分析中，进口流速范围为1m/s～18m/s。6.根据权利要求1所述的褶皱式黏性颗粒捕集分离装置的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：对褶皱式黏性颗粒捕集分离装置进行简化建模的步骤：将由具有一个前板孔的前板和具有一个后板孔的后板组成的过滤组件设定为一个子单元，对所述子单元进行网格划分，网格质量大于等于0.1；CFD模拟所述子单元的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨骥，朱良兵，邱兆富，张浩，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31