城市生活垃圾风力分选设备数值模拟与优化设计研究

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城市生活垃圾风力分选设备数值模拟与优化设计研究

【摘要】： 本文通过对国内外城市生活垃圾的处理现状进行分析，提出垃圾的综合处理是实现垃圾资源化、减量化的方法。垃圾的分选技术是综合处理工艺的关键技术。风力分选是实现我国城市生活垃圾综合处理时的有效分选方法，而我国目前对于风力分选设备的设计参数尚不成熟，根据目前生活垃圾风选的技术发展水平，要设计和制造高效和低成本的生活垃圾分选设备，并使之进入全面应用阶段，仍然有许多难以克服的技术难关。分选设备内部气流流场的分析优化，对提高城市生活垃圾风力分选效率具有很重要的作用。首先，对于直筒旋风分离器，以旋风分离原理及计算流体动力学为基本原理，利用Fluent流体模拟软件，对旋风分离器内部的流体模型进行了数值模拟和分析，结合前期实验结果，分析得出了调整旋风分离器的出气管径的合理的优化方案，将出气管径设计参数范围设计为0.5~0.6倍筒体直径。然后，根据风力分选的原理，以计算流体动力学基本原理为基础，在Fluent流体模拟软件上，应用数值模拟方法，模拟和分析了不同形式的立式风选器气流模型，确定了本研究将对折线型立式风选器的结构形式进行优化，对其创建了合理的数学模型、边界条件和初始条件。为提高风力分选效率，对风选设备关键的进气角度、进气位置、筒体折角角度、整体结构形式等进行了优化调整，得到了较为合理的物理模型。设计并安装了风力分选实验台，将相关实验结论与所得数值模拟结论进行了对比分析后，对分选器进行了优化，得到了分选效果较好的轻质物料分选器和轻质物料旋风分离器。针对折线型立式风选器，实验研究了垃圾入口下半段筒体折角角度分别为：120°、150°、180°（直筒）；进气角度由35°至80°范围内变化时对风选器性能的影响。通过实验数据验证所用优化方案对提高分选效率的实际有效性，可知，本文所采用的数值模拟方法合理，可靠，可适用于城市生活垃圾风力分选设备结构的优化研究。

【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012

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