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原文传递一种呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法

专利名称：	一种呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法
摘要：	本发明涉及呼吸粉尘技术领域，具体涉及呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，包括步骤S1、根据工况要求，确定基本参数及参数关系；步骤S1、根据相关公式确定各参数取值范围；步骤S3、采用4因素3水平的面中心的中心复合设计法确定工况数量及各工况对应的参数值以获取优选值；步骤S5、试验测试及优化，由此，分级效率优化方法简单可靠，按照本申请分级效率优化方法设计制造出来的分离装置相比于现有的呼吸性粉尘预分离器，不需要集尘部件即能够实现呼吸性粉尘的分离，不需要定期清理集尘结构，运行成本低廉且能够连续运行；此外，本申请仅需要一个动力设备以使流体从进气通道进入，不需要在第一出气通道设置抽吸等动力设备，成本更加低廉。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	中煤科工集团重庆研究院有限公司
发明人：	惠立锋;邓勤;晏丹;陈建阁;王俊庭;罗小博;王宇廷;刘国庆;吴付祥;王杰;隋金君;胥奎;张强;焦敏;李征真
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910097497.6
公开号：	CN109883772A
代理机构：	重庆市前沿专利事务所(普通合伙)
代理人：	郭云
分类号：	G01N1/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	400039 重庆市九龙坡区科城路6号
主权项：	1.一种呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、根据工况要求，确定基本参数及参数关系，包括流量Q0、收集腔直径D2与喷嘴(100)直径D1的关系、收集腔内圆角R与喷嘴(100)直径D1的关系，收集腔相对喷嘴(100)的距离S与喷嘴(100)直径D1的关系，喷嘴(100)长度L与喷嘴(100)直径D1的关系；步骤S2、确定喷嘴(100)直径D1，根据喷嘴(100)直径D1确定收集腔直径D2、收集腔相对喷嘴(100)的距离S和喷嘴(100)长度L，喷嘴(100)直径D1通过以下公式获取喷嘴(100)直径：其中D0为切割粒径,μ为气体动力粘度,ρp为颗粒物密度,dp为颗粒物空气动力学直径，Q0为采样流量,D1为喷嘴(100)直径,Cc为坎宁汉修正因子，Stk0为切割粒径D0对应的斯托克斯数；步骤S3、采用4因素3水平的面中心的中心复合设计法确定工况数量及各工况对应的参数值，并对各工况建立结构三维模型，按照《呼吸性粉尘测量仪采样效能测定方法》中关于BMRC曲线的要求，确定粒子直径Dpi(其中i＝1，2，3，4，5)，然后采用计算机仿真分析方法对各工况的结构三维模型进行流场分析，使用计算机流体分析的颗粒追踪工具获取进气通道(110)、第二出气通道(310)和第一出气通道(210)的粒子数，分别记为Ni0、Ni1、Ni2，记分离效能为步骤S4、获取仿真优选值：采用步骤三中获取的各工况数据值，以粒子直径Dpi为横坐标，ηi为纵坐标绘制曲线，形成各工况下的分离效能仿真曲线，构成曲线簇a，将所述曲线簇a中的各条曲线分别与标准BMRC曲线比对，在满足绝对误差在5％以内的前提下，若有满足误差要求的曲线，则该曲线对应工况的结构参数值即为仿真优选值；若没有分离效能曲线满足误差要求，则通过插值法求取优选值；步骤S5、试验测试及优化：根据步骤四确定的仿真优选值加工实物试验样件，采用步骤三种确定的五种粒子直径在步骤一的流量Q0参数工况下获取分级效率ηi，以粒子直径Dpi为横坐标，ηi为纵坐标绘制曲线，形成该工况下的分离效能真实曲线，将该工况下的分离效能真实曲线分别与标准BMRC曲线比对，在满足绝对误差在5％以内的前提下，若有满足误差要求的曲线，则该曲线对应工况的结构参数值即为目标值，若没有分离效能曲线满足误差要求，则根据结构参数对分级效率的敏感程度，调整结构参数，重新加工样件进行测试，直至获取目标值。 2.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，在步骤S1中，收集腔直径D2＝1.2～1.4D1，收集腔内圆角R＝0.8-1.2D1，收集腔与喷嘴(100)的距离S＝1.2～1.8D1，喷嘴(100)长度L＝0.8-1.6D1。 3.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，步骤S2中，根据BMRC曲线标准确定切割粒径D0＝5.0μm，取CC＝1，Stk0＝0.36。 4.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，在步骤S3中，确定的五个粒子直径Dpi(其中i＝1，2，3，4，5)分别为2.2μm、3.9μm、5.0μm、5.9μm和7.1μm。 5.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，在步骤S4中，通过插值法求取仿真优选值时，采用如下方法进行插值求取： S4-1、采用中心复合设计法分析喷嘴(100)直径D1、收集腔直径D2、收集腔内圆角R、收集腔相对喷嘴(100)的距离S和喷嘴(100)长度L五个结构参数之间的相关性以及对分级效率的敏感性，按照敏感性从大到小排列，找到对分级效率影响最大的结构参数，记为参数A； S4-2、拟合喷嘴(100)直径D1、收集腔直径D2、收集腔内圆角R、收集腔相对喷嘴(100)的距离S和喷嘴(100)长度L五个结构参数及粒子直径Dpi与分级效率的回归方程； S4-3、将步骤S4中的所述曲线簇a中的各条曲线分别与BMRC标准曲线相比较，找到决定系数R2最大的两条分级效率曲线，确定其参数A值，分别记为A1-和A1+； S4-4、求A1-和A1+的平均值，代入步骤S4-2中的所述回归方程，绘制分级效率曲线，记为b1； S4-5、将b1加入步骤S4中的所述曲线簇a中，并求取曲线b1在粒子直径分别为2.2μm、3.9μm、5.0μm、5.9μm和7.1μm时与BMRC曲线的绝对误差；若有满足误差要求的曲线，则该曲线对应工况的结构参数值即为优选值；若不满足绝对误差要求，将曲线b1放入曲线簇a中从而形成新的曲线簇a，采用新的曲线簇a进行步骤S4-3，直到满足为止。 6.根据权利要求5所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，其特征在于，在步骤S5中，调整结构参数的方法如下：根据对分级效率影响最明显的结构参数A对分级效率的敏感程度，微调A的结构尺寸；若随A尺寸增大，分级效率增加，则减小A的尺寸值；反之同理。
所属类别：	发明专利