斗式提升机粉尘爆炸实验与数值模拟研究

发布时间：2020-07-05 18:01

【摘要】：斗式提升机作为垂直粮食输送系统中最广泛应用的设备,在工作时容易产生大量的粮食粉尘,一旦发生粉尘爆炸将造成大量人员伤亡和财产损失,因此针对斗式提升机内部粮食粉尘爆炸规律的研究迫在眉睫。本文结合理论分析、实验测定和数值模拟的方法,利用20L球形粉尘爆炸实验仪器对斗式提升机内粮食粉尘爆炸特性参数进行实验测定,在此基础上,通过计算流体力学(CFD)技术,选用Eddy Break Up(涡破碎)等模型对斗式提升机内的粮食粉尘爆炸过程进行数值模拟,主要工作和研究成果如下:首先,开展了以五常市某粮食加工企业现场斗式提升机为研究对象的实验研究,将其内部粮食粉尘作为实验样品,利用激光粒度分析仪测定粉尘粒径分布规律,通过20L球形粉尘爆炸实验仪器测定粉尘爆炸下限浓度、最大爆炸压力以及最大爆炸上升速率,总结爆炸压力以及爆炸上升速率与粉尘质量浓度的关系,并根据粉尘爆炸危险性分级,识别出该粮食粉尘爆炸危险性;其次利用CFD技术对斗式提升机内部的粮食粉尘爆炸过程进行数值模拟研究,得到压力变化规律,利用实验测定参数进行可靠性验证,结果表明实验与数值模拟拟合较好;最后,改变斗式提升机的计算区域结构(长径比)、粉尘质量浓度以及点火位置条件进行粉尘爆炸过程数值模拟,得到不同时刻斗式提升机内部的温度云图、速度云图以及压力变化规律,揭示了长径比、粉尘质量浓度以及点火位置与粮食粉尘爆炸的关系,模拟结果表明:随着斗式提升机长径比的增加,粉尘爆炸产生的温度、速度与压力峰值不断增加;在300g/m~3-700g/m~3质量浓度范围内,最大压力与质量浓度成正相关,在700g/m~3-900g/m~3质量浓度范围内,最大压力与质量浓度成负相关;中部点火条件对粉尘爆炸速率有着促进作用,对爆炸压力峰值没有促进作用,底部点火条件会产生更大的压力峰值。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS210.3
【图文】：

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文第 3 章 粉尘爆炸实验玉米、小麦等粮食在斗式提升机内运输，卸料时会与高速运作的畚斗，对粮食产生一个较大的摩擦力和冲击力，粮食颗粒在运输期间也会，造成粉尘的飞逸，形成可燃粉尘云团，在密闭的斗式提升机内与空成粉尘爆炸条件，发生粉尘爆炸。因此我们针对斗式提升机内的粉尘爆炸压力与规律的实验研究，为斗式提升机内部粉尘爆炸数值模拟提数据支持。实验样品本实验粉尘样品是在五常市某粮食加工企业的斗式提升机以及收尘器粮食粉尘，由于粉尘粒径对实验有着较为重要的影响，因此选用 粒度分析仪来检测粮食粉尘的粒径，图 3-1 为 LS-909 激光粒度分析分布检测结果如图 3-2。

图 3-2 粉尘粒径分布图Fig.3-2 distribution chart of dust particle size 实验装置根据 GB16426《粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法》，采用 HY16426B 型号的气体、粉尘、液雾爆炸实验装置，装置实物a)所示，其结构示意图如 3-3(b)所示。

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本文编号：2742951