木工镂铣作业粉尘分布规律研究

摘要

木材加工行业是涉及粉尘危害的行业，作业过程中产生的木粉尘若得不到及时有效的处理，将会严重威胁员工的健康和环境的安全。木工镂铣机床作为木加工行业里应用广泛的一类设备，具有产尘浓度高、治理不规范等特点，人们对该岗位下的粉尘运动和分布规律现状认识较为模糊，同时其除尘技术发展还停留在经验阶段，因此镂铣作业除尘设施存在设置随意、除尘效果不理想等问题，这给该岗位的安全稳定运行带来了较大隐患。因此研究该岗位下产生粉尘的特性及分布规律，对于镂铣作业粉尘治理和人员防护工作具有重大意义。
　　本文采用理论分析、数值模拟和现场测定相结合的方法，基于CFD软件、气固两相流模型和DPM离散相模型，对镂铣作业过程中产生粉尘的基本特性和影响因素，不同除尘工况的粉尘分布规律进行了研究，以哈尔滨某木材加工企业镂铣岗位为例，对粉尘浓度进行现场实测，具体工作内容如下:
　　1.对国内外木粉尘研究现状、气固两相流数值模拟研究现状及木粉尘控制技术研究现状进行总结，并确定本文的研究内容和方法;
　　2.研究镂铣作业产尘的基本特性和影响因素，根据气固两相流理论，对粉尘进行受力分析，建立镂铣作业粉尘运动方程，并分析粉尘的运动和扩散状态;
　　3.利用CFD软件，建立镂铣作业数值模拟计算模型，对不同性质木材和不同切削速度的条件下的粉尘分布规律进行仿真对比，分析各因素对粉尘分布规律的影响;对不同风速、不同位置及不同角度的除尘设施进行仿真，得到一定时间后的粉尘浓度变化情况以及不同参数对粉尘控制效果的影响;
　　4.对镂铣作业岗位粉尘浓度进行实地测试，得到粉尘浓度及分散度等相关数据，通过实测与仿真数据的对比，得到镂铣作业粉尘分布的相关规律。
　　本文通过对镂铣作业粉尘运动进行数值模拟和现场测定，总结出粉尘的分布规律，分析各因素对粉尘分布的影响，同时对三种除尘工况下的除尘效果进行研究，对该岗位粉尘治理提供一定理论依据，同时为其他木工设备粉尘研究工作提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 木粉尘研究现状

1．2．2 气固两相流数值模拟方法研究现状

1．2．3 木材工业粉尘控制技术研究现状

1．3 本文的研究内容及方法

第2章 镂铣作业粉尘特性及分布规律理论研究

2．1 木粉尘性质及气固反应理论

2．1．1 木粉尘的性质

2．1．2 气固反应基本理论

2．2 镂铣产尘的基本特性

2．2．1 镂铣机床运转工作及产尘机理

2．2．2 镂铣作业粉尘影响因素分析

2．3 镂铣粉尘运动分布规律理论研究

2．3．1 镂铣粉尘的受力分析

2．3．2 镂铣粉尘的运动方程

2．3．3 粉尘颗粒的运动

2．3．4 粉尘颗粒的扩散

2．4 本章小结

第3章 镂铣作业粉尘分布规律数值模拟

3．1 CFD及求解过程

3．2 数学模型的确定

3．2．1 气固两相流模型

3．2．2 湍流模型

3．2．3 随机轨道模型

3．3 数值计算模型的建立和假设

3．3．1 模型建立及网格划分

3．3．2 模型的假设

3．3．3 模型参数及边界条件的设定

3．4 镂铣作业粉尘影响因素数值模拟结果分析

3．4．1 不同加工木材的粉尘数值模拟

3．4．2 不同切削速度的粉尘数值模拟

3．5 镂铣作业除尘工况数值模拟结果分析

3．5．1 除尘风速对粉尘分布影响的数值模拟

3．5．2 除尘位置对粉尘分布影响的数值模拟

3．5．3 除尘角度对粉尘分布影响的数值模拟

3．6 本章小结

第4章 镂铣作业粉尘实验测定分析

4．1 实验条件

4．2 测定原理及方案

4．2．1 测定原理

4．2．2 测定方案

4．2．3 粉尘浓度实验数据分析

4．2．4 粉尘分散度实验数据分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间研究成果

致谢