一種u型管道彎頭的防積塵處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)通風領域，具體設及一種U型管道彎頭的防積塵處理方法。
【背景技術】
[0002] 送風系統(tǒng)中室外空氣經(jīng)空調(diào)機組處理時，由于大多數(shù)粗精效過濾網(wǎng)僅能過濾3um W上的懸浮顆粒物，其微細顆粒物則隨風直接進入風管，而風管內(nèi)表面實際粗糖高度遠遠 高于微細顆粒物的大小，因此，運些微細的顆粒物隨著空氣與風管內(nèi)壁的相互碰撞摩擦產(chǎn) 生靜電吸附而越積越多，從而導致風管內(nèi)壁的粗糖高度越來越大，灰塵粘附加速進行，如此 長年累月形成較厚的積塵。而排風系統(tǒng)所有懸浮顆粒物均隨氣流進入管道中，積塵更加嚴 重。尤其是在風管的彎頭等局部阻力構(gòu)件處，空氣W及懸浮顆粒物與周圍管壁的碰撞更加 劇烈，是輸配系統(tǒng)中最容易積塵磨損的部位。風道積塵帶來的危害主要有兩種：1.滋生細 菌，傳染疾?。河捎陲L道通風道內(nèi)的灰塵會逐漸沉積滋生病菌，逐漸變成室內(nèi)空氣的污染 源;2.空氣在風道內(nèi)流動會由于粘性及流體的相對運動產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，空氣在風道內(nèi)流動 要克服運種阻力而耗費能量。
[0003] 據(jù)了解，目前常用的風管彎頭并無任何防粉塵沉積的措施。為了防止懸浮顆粒物 在管道彎頭等易積塵處的沉積，簡單的思路是使用粗糖高度盡可能低的潔凈管材制作風管 彎頭。但在實際情況下，并非風管彎頭所有部位都易積塵，也就是說有些不易積塵的面或是 同一個面的某些部位不易積塵，采用統(tǒng)一改變風管材料換成潔凈管材的方法必然會造成在 不易積塵的部分耗費多余的材料，造成整個風管彎頭造價的不必要提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種U型管道彎頭的防積塵處理方法，在不同積塵濃度的部 位采用不同粗糖高度的潔凈材料，可有效減少懸浮顆粒物在彎頭處的沉積，同時節(jié)省耐磨 材料的使用量，降低彎頭的造價，解決現(xiàn)有技術中的風管彎頭容易積塵的問題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術方案是:一種U型管道彎頭的防積塵處理方法，具體按照W下 步驟進行：
[0006] 步驟1、選定一個U型管道彎頭并確定該U型管道彎頭的穩(wěn)態(tài)端流混合物速度場U (x,y,z)；
[0007] 步驟2、根據(jù)步驟1確定的U型管道彎頭穩(wěn)態(tài)端流速度場U(x，y，z)求得塵粒的滑移 速度Vd:r,p ;
[000引步驟3、根據(jù)步驟1確定的U型管道彎頭穩(wěn)態(tài)端流速度場U(x，y，z)和步驟2求得的塵 粒的滑移速度Vdr,p計算U型管道彎頭的板面的塵粒濃度范圍；
[0009] 步驟4、根據(jù)步驟3計算得到的板面的塵粒濃度范圍，獲取板面的高塵粒濃度區(qū)和 中塵粒濃度區(qū)分界線，即高、中塵粒濃度區(qū)包絡曲線，W及板面的中塵粒濃度區(qū)和低塵粒濃 度區(qū)分界線，即中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線；
[0010] 步驟5、根據(jù)步驟4得到的板面上的中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線及高、中塵粒濃度區(qū) 包絡曲線，獲取中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線對應的擬合曲線方程及高、中塵粒濃度區(qū)包絡曲 線對應的擬合曲線方程；
[0011] 步驟6、將步驟5得到的板面上的中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線對應的擬合曲線方程 作為該板面上中、低塵粒濃度區(qū)的分界線，并將高、中塵粒濃度區(qū)包絡曲線對應的擬合曲線 方程作為該板面上高、中塵粒濃度區(qū)的分界線，即得到該板面的高塵粒濃度區(qū)、中塵粒濃度 區(qū)和低塵粒濃度區(qū)；
[0012] 步驟7、在步驟6得到的板面的高塵粒濃度區(qū)采用不誘鋼潔凈管材，并在中塵粒濃 度區(qū)采用鍛鋒薄鋼板，計算各板面的高塵粒濃度區(qū)W及中塵粒濃度區(qū)使用的防積塵材料的 粗糖高度;根據(jù)防積塵材料的粗糖高度對防積塵材料的相應區(qū)域進行拋光。
[0013] 本發(fā)明的特點還在于：
[0014] 步驟1是通過求解空氣和塵?；旌狭鲃拥膬上嗔鞯倪B續(xù)性方程和N-S動量方程偏 微分方程組，W確定U型管道彎頭穩(wěn)態(tài)端流混合物速度場U(X，y，Z)。
[0015] 所述的連續(xù)性方程及N-S動量方程偏微分方程組的求解采用基于壓力基求解的 RNG k-ε端流模型并結(jié)合simple算法進行。
[0016] 步驟2具體如下:根據(jù)步驟1確定的U型管道彎頭穩(wěn)態(tài)端流速度場U(x，y，z)，代入公 式1中，求得塵粒的滑移速度Vdr,p:
[0017]
[001 8]其中，Vdr, P為塵粒的滑移速度，單位為m/s;化為塵粒密度，單位為m3/kg; Pm為混合 物密度，單位為mVkg; dp為塵粒直徑，單位為m; f drag為曳力函數(shù);Vq為空氣速度，單位為m/s， μ。為空氣動力粘性系數(shù)，單位為m2/s。
[0019] 步驟帥所述的fdrag采用Schiller and Naumann模型進行求解得到。
[0020] 步驟3具體如下:根據(jù)步驟1確定的U型管道彎頭穩(wěn)態(tài)端流速度場U(x，y，z)和步驟2 求得的塵粒的滑移速度Vdr,p，代入公式2中所示的塵粒組分體積分數(shù)方程，對公式2進行一 階迎風格式離散化，并利用高斯-賽德爾迭代進行求解，得到第二相即塵粒的體積濃度αρ (x，y，z)，從而求得U型管道彎頭的板面的塵粒濃度范圍；
[0021]
[0022] 其中，Pp為塵粒密度，單位為m3/kg;t為時間，單位為s;vdr,p為塵粒的滑移速度，單 位為m/s; Amq為質(zhì)量流量，單位為kg/s。
[0023] 步驟4具體如下:根據(jù)步驟3得到的板面的塵粒濃度范圍，利用公式3求解板面中劃 分高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度區(qū)的闊值〇h-";同時利用公式4求解板面中劃分中塵粒濃度區(qū) 和低塵粒濃度區(qū)的闊值〇m-l;將〇h-m在板面上對應的曲線作為板面的高塵粒濃度區(qū)和中塵粒 濃度區(qū)分界線，即高、中塵粒濃度區(qū)包絡曲線;將〇m-l在板面上對應的曲線作為板面的中塵 粒濃度區(qū)和低塵粒濃度區(qū)分界線，即中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線；
[0024]
[0025]
[0026] 其中，amax-h、amin-l分別為板面的最大塵粒濃度值和最小塵粒濃度值;ξ、Φ為區(qū)域劃 分常數(shù)，1 <ξ<2,0<Φ< 1。
[0027] 步驟5具體如下:在步驟4得到的板面上的中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線及高、中塵粒 濃度區(qū)包絡曲線上分別取不少于200個離散點，并獲取運些離散點的坐標值;對中、低塵粒 濃度區(qū)包絡曲線及高、中塵粒濃度區(qū)包絡曲線上的離散點的坐標值進行擬合，得到原始擬 合曲線方程，然后對原始擬合曲線方程進行處理，得到中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線對應的擬 合曲線方程及高、中塵粒濃度區(qū)包絡曲線對應的擬合曲線方程。
[0028] 對所述中、低塵粒濃度區(qū)包絡曲線及高、中塵粒濃度區(qū)包絡曲線上的離散點的坐 標值進行擬合是采用Levenberg-Marquardt算法，對原始擬合曲線方程進行處理是采用通 用全局優(yōu)化法。
[0029] 步驟7中在高塵粒濃度區(qū)采用的不誘鋼潔凈管材的粗糖高度根據(jù)公式5確定，中塵 粒濃度區(qū)采用的鍛鋒薄鋼板的粗糖高度根據(jù)公式6確定；由公式5、公式6可知，同一塵粒濃 度區(qū)內(nèi)采用的防積塵粒沉積材料粗糖高度隨著塵粒濃度大小而不同，因此，在同一塵粒濃 度區(qū)的不同塵粒濃度區(qū)段計算得到的防積塵粒沉積材料粗糖高度為一個或多個；
[0032] 式中，化為高塵粒濃度區(qū)采用的不誘鋼潔凈管材的粗糖高度，單位為mm;Hm為中塵 粒濃度區(qū)采用的鍛鋒薄鋼板的粗糖高度，單位為mm;K為U型管道彎頭的當量粗糖高度，單位 為mm; amax-h為板面的最大塵粒濃度值;Qh-m為劃分高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度區(qū)的塵粒濃度 闊值;Qm-I為劃分中塵粒濃度區(qū)和低塵粒濃度區(qū)的塵粒濃度闊值;α為高塵粒濃度區(qū)或中塵 粒濃度區(qū)任意點處的塵粒濃度值；γ 1、γ 2分別為高塵粒濃度區(qū)、中塵粒濃度區(qū)的粗糖高度 常數(shù)系數(shù)，當公式5，公式6中ΙΝΤ函數(shù)值為1的時候取丫 1，丫 2 = 0.5，當公式5，公式6中ΙΝΤ函 數(shù)值不為1的時候取丫 1，丫 2 = 1;ΙΝΤ是將一個數(shù)值向下取整為最接近的整數(shù)的函數(shù)。
[0033] 本發(fā)明的有益效果是：
[0034