矿用柴油机排气系统防爆净化性能的研究

发布时间：2017-08-06 18:07

  本文关键词：矿用柴油机排气系统防爆净化性能的研究

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【摘要】：本文以矿用柴油机排气系统的防爆净化性能为研究对象,通过改进废气处理箱的结构来提高柴油机的防爆净化性能。文中使用了理论分析、实验验证和数值模拟相结合的方法对废气处理箱内部的换热及净化机理和净化防爆效果进行研究。首先对传统使用的废气处理箱结构提出改进,选定六弯管式废气处理箱结构,并进行三维建模,对废气处理箱容积进行了理论计算。其次通过热质交换的原理分析废气处理箱内部的换热机理,并分析废气处理箱工作过程中热质交换的过程。进行柴油机台架试验,测量不同扭矩时,不同工况下、装有不同水量废气处理箱柴油机的功率、油耗、排气口处烟气的温度、烟气组分的浓度,用MATLAB软件拟合出变化曲线。探究了废气处理箱对柴油机的动力性和经济性是否有影响,验证了其对防爆与净化性能的有效性。最后,根据热质交换原理,建立废气处理箱内部的气相与液相的两相流模型。通过FLUENT软件进行模拟计算,根据研究结果对其结构不合理之处提出改进措施,并对改进的模型进行仿真,验证其改进效果。本文采用基于实验的数值模拟方法进行废气处理箱的改进设计。这种方法不但对废气处理箱的设计提供了参考,而且为废气处理箱的改进提供了新的思路和方法,对矿用柴油机排气系统防爆净化性能的研究具有一定的指导意义和实用价值。
【关键词】：矿用柴油机 废气处理箱 热质交换 台架试验 模拟计算
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD401;TK423
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题目的和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.3 研究内容11-12
• 1.4 研究方法12-17
• 1.4.1 流体力学简介12-13
• 1.4.2 工程热力学简介13-14
• 1.4.3 传热学简介14
• 1.4.4 CFD简介14-15
• 1.4.5 FLUENT简介15-17
• 1.5 小结17-18
• 第2章 水洗废气处理箱的改进18-23
• 2.1 废气处理箱的技术要求18
• 2.2 改进水洗废气处理箱结构想法的初步提出18-19
• 2.3 多弯管式水洗废气处理箱的设计19
• 2.4 多弯管式水洗废气处理箱结构的筛选19-20
• 2.5 水洗废气处理箱结构的完善20-22
• 2.6 小结22-23
• 第3章 废气处理箱机理研究及热分析23-28
• 3.1 废气处理箱内部热质交换过程23-24
• 3.2 废气处理箱内部换热机理24-25
• 3.3 废气处理箱的热分析25-27
• 3.3.1 废气处理箱系统性质25
• 3.3.2 系统工质的热力状态25
• 3.3.3 废气处理箱的工作阶段25-26
• 3.3.4 废气处理箱热力学系统模型26-27
• 3.4 小结27-28
• 第4章 废气处理箱台架实验28-41
• 4.1 实验目的及意义28
• 4.2 实验设备28-29
• 4.3 实验条件29
• 4.4 测量的内容及过程29-30
• 4.5 实验结果分析30-40
• 4.5.1 扭矩在 35N·m时实验结果分析30-33
• 4.5.2 扭矩在 70N·m时试验结果分析33-36
• 4.5.3 扭矩在 100N·m时试验结果分析36-40
• 4.6 小结40-41
• 第5章 废气处理箱内部流场分析41-53
• 5.1 多相流模型41
• 5.2 多相流研究方法41-42
• 5.2.1 欧拉一拉格朗日方法41
• 5.2.2 欧拉一欧拉方法41-42
• 5.3 废气处理箱内流体遵循的基本方程42-45
• 5.3.1 质量守恒方程42-43
• 5.3.2 动量守恒方程43
• 5.3.3 能量守恒方程43
• 5.3.4 对流传热准则43-44
• 5.3.5 能量边界条件44-45
• 5.4 显热计算45-46
• 5.4.1 水的显热计算45
• 5.4.2 水箱壁的显热计算45
• 5.4.3 溶于水的烟气焓值45-46
• 5.5 废气处理箱模型的简化46-49
• 5.5.1 三维模型的简化46-47
• 5.5.2 网格的划分47
• 5.5.3 边界条件的设置47-48
• 5.5.4 仿真初始化48-49
• 5.6 烟气流场模拟结果及其分析49-52
• 5.6.1 温度场分析49-50
• 5.6.2 烟气压力场分析50
• 5.6.3 湍动能场分析50-51
• 5.6.4 模型的改进及其流场验证51-52
• 5.7 小结52-53
• 第6章 结论53-55
• 6.1 内容总结53
• 6.2 论文创新点53-54
• 6.3 研究展望54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文59

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本文编号：630866