防爆柴油机废气处理箱的优化设计

发布时间：2018-06-09 05:38

  本文选题：防爆柴油机 + 废气处理箱　； 参考：《太原理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：防爆柴油机广泛应用于井下等场所,由于工作场合的限制,在使用中必须满足井下防爆安全要求。废气处理箱是防爆柴油机排气系统中一个重要部件,发动机排出气体经过水夹套排气管进入废气处理箱,通过内部液态冷却水对废气进行净化达到减排效果,废气处理箱还可以起到降温的作用以满足井下安全防爆要求;同时,废气处理箱作为防爆柴油机的一个防爆部件,对发动机的动力性、经济性和排放特性等有所影响。本文主要从三个方面对废气处理箱进行研究,第一方面针对TDE4100QFB防爆柴油机进行台架试验,研究废气处理箱对防爆柴油机动力性、经济性和排放特性等的影响,第二方面是基于试验现象提出对废气处理箱的流动特性进行仿真分析,第三方面是就废气处理箱降温功能提出对其降温特性的研究。通过试验与仿真的方法对废气处理箱进行综合的研究分析,提出结构优化方案,并对比改进前后性能变化。本文主要工作内容有:(1)搭建防爆柴油机试验台架,设计废气处理箱相关试验方法并进行试验,分析试验数据,探究废气处理箱对防爆柴油机动力性、经济性和排放特性及排气压力的影响。(2)分析废气处理箱结构及工作原理,阐述废气处理箱内换热及流动理论知识,对废气处理箱进行二维和三维建模,并比较不同废气处理箱结构和工作原理的异同点。(3)结合防爆柴油机台架试验数据等,针对废气处理箱流动特性和降温特性分别建立几何模型,确定FLUENT中的多相流模型、边界条件等,简述废气处理箱初始水面高度等问题的设置。(4)通过FLUENT对废气处理箱流动特性进行数值仿真计算,探究不同入口速度、不同初始水面高度对其流动特性的影响,基于仿真结果及试验现象提出对废气处理箱的结构改进方案,并与原废气处理箱进行同等条件下仿真对比分析。(5)对废气处理箱的降温特性在FLUENT软件中进行仿真分析,得出废气处理箱的废气、水蒸气的分布云图,以及箱内的温度分布,并提出改进方案进行对比分析。
[Abstract]:Explosion-proof diesel engine is widely used in underground and other places. The exhaust gas treatment box is an important part of the explosion-proof diesel engine exhaust system. The exhaust gas from the engine enters the exhaust gas treatment box through the water jacket exhaust pipe, and the exhaust gas is purified through the internal liquid cooling water to achieve the emission reduction effect. Exhaust gas treatment box can also play a cooling role to meet the requirements of underground safety and explosion protection. At the same time, as an explosion-proof component of explosion-proof diesel engine, the exhaust gas treatment box has an effect on the engine's power performance, economy and emission characteristics. This paper mainly studies the exhaust gas treatment box from three aspects. On the one hand, the TDE4100QFB explosion-proof diesel engine is tested on the bench, and the influence of the exhaust gas treatment box on the power performance, economy and emission characteristics of the explosion-proof diesel engine is studied. The second part is the simulation analysis of the flow characteristics of the waste gas treatment box based on the experimental phenomenon. The third is the research on the cooling characteristics of the exhaust gas treatment box. By means of experiment and simulation, the waste gas treatment box is studied and analyzed synthetically, and the scheme of structure optimization is put forward, and the performance changes before and after the improvement are compared. The main work of this paper is to build a test stand for explosion-proof diesel engine, to design and test the relevant test methods of exhaust gas treatment box, to analyze the test data, and to explore the power performance of the exhaust gas treatment box to the explosion-proof diesel engine. This paper analyzes the structure and working principle of waste gas treatment box, expounds the theoretical knowledge of heat transfer and flow in the waste gas treatment box, and models the waste gas treatment box in two and three dimensions. Comparing the difference and difference of structure and working principle of different waste gas treatment box, combined with the test data of explosion-proof diesel engine, the geometric model of flow characteristic and cooling characteristic of exhaust gas treatment box are established, and the multiphase flow model in fluent is determined. In this paper, the setting of initial water surface height of exhaust gas treatment tank is briefly described. The flow characteristics of waste gas treatment tank are numerically simulated by fluent, and the influence of different inlet velocity and initial water height on the flow characteristics is explored. Based on the simulation results and experimental phenomena, a scheme to improve the structure of the waste gas treatment box is put forward, and the cooling characteristics of the waste gas treatment box are simulated and analyzed in fluent software under the same conditions as the original waste gas treatment box. The distribution of exhaust gas and water vapor and the temperature distribution in the waste gas treatment box are obtained, and the improved scheme is put forward to carry out comparative analysis.
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD684

【参考文献】

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本文编号：1999200