一种u型管道弯头的防积尘处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业通风领域，具体设及一种U型管道弯头的防积尘处理方法。
【背景技术】
[0002] 送风系统中室外空气经空调机组处理时，由于大多数粗精效过滤网仅能过滤3um W上的悬浮颗粒物，其微细颗粒物则随风直接进入风管，而风管内表面实际粗糖高度远远 高于微细颗粒物的大小，因此，运些微细的颗粒物随着空气与风管内壁的相互碰撞摩擦产 生静电吸附而越积越多，从而导致风管内壁的粗糖高度越来越大，灰尘粘附加速进行，如此 长年累月形成较厚的积尘。而排风系统所有悬浮颗粒物均随气流进入管道中，积尘更加严 重。尤其是在风管的弯头等局部阻力构件处，空气W及悬浮颗粒物与周围管壁的碰撞更加 剧烈，是输配系统中最容易积尘磨损的部位。风道积尘带来的危害主要有两种：1.滋生细 菌，传染疾病：由于风道通风道内的灰尘会逐渐沉积滋生病菌，逐渐变成室内空气的污染 源;2.空气在风道内流动会由于粘性及流体的相对运动产生内摩擦力，空气在风道内流动 要克服运种阻力而耗费能量。
[0003] 据了解，目前常用的风管弯头并无任何防粉尘沉积的措施。为了防止悬浮颗粒物 在管道弯头等易积尘处的沉积，简单的思路是使用粗糖高度尽可能低的洁净管材制作风管 弯头。但在实际情况下，并非风管弯头所有部位都易积尘，也就是说有些不易积尘的面或是 同一个面的某些部位不易积尘，采用统一改变风管材料换成洁净管材的方法必然会造成在 不易积尘的部分耗费多余的材料，造成整个风管弯头造价的不必要提高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种U型管道弯头的防积尘处理方法，在不同积尘浓度的部 位采用不同粗糖高度的洁净材料，可有效减少悬浮颗粒物在弯头处的沉积，同时节省耐磨 材料的使用量，降低弯头的造价，解决现有技术中的风管弯头容易积尘的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是:一种U型管道弯头的防积尘处理方法，具体按照W下 步骤进行：
[0006] 步骤1、选定一个U型管道弯头并确定该U型管道弯头的稳态端流混合物速度场U (x,y,z)；
[0007] 步骤2、根据步骤1确定的U型管道弯头稳态端流速度场U(x，y，z)求得尘粒的滑移 速度Vd:r,p ;
[000引步骤3、根据步骤1确定的U型管道弯头稳态端流速度场U(x，y，z)和步骤2求得的尘 粒的滑移速度Vdr,p计算U型管道弯头的板面的尘粒浓度范围；
[0009] 步骤4、根据步骤3计算得到的板面的尘粒浓度范围，获取板面的高尘粒浓度区和 中尘粒浓度区分界线，即高、中尘粒浓度区包络曲线，W及板面的中尘粒浓度区和低尘粒浓 度区分界线，即中、低尘粒浓度区包络曲线；
[0010] 步骤5、根据步骤4得到的板面上的中、低尘粒浓度区包络曲线及高、中尘粒浓度区 包络曲线，获取中、低尘粒浓度区包络曲线对应的拟合曲线方程及高、中尘粒浓度区包络曲 线对应的拟合曲线方程；
[0011] 步骤6、将步骤5得到的板面上的中、低尘粒浓度区包络曲线对应的拟合曲线方程 作为该板面上中、低尘粒浓度区的分界线，并将高、中尘粒浓度区包络曲线对应的拟合曲线 方程作为该板面上高、中尘粒浓度区的分界线，即得到该板面的高尘粒浓度区、中尘粒浓度 区和低尘粒浓度区；
[0012] 步骤7、在步骤6得到的板面的高尘粒浓度区采用不诱钢洁净管材，并在中尘粒浓 度区采用锻锋薄钢板，计算各板面的高尘粒浓度区W及中尘粒浓度区使用的防积尘材料的 粗糖高度;根据防积尘材料的粗糖高度对防积尘材料的相应区域进行抛光。
[0013] 本发明的特点还在于：
[0014] 步骤1是通过求解空气和尘粒混合流动的两相流的连续性方程和N-S动量方程偏 微分方程组，W确定U型管道弯头稳态端流混合物速度场U(X，y，Z)。
[0015] 所述的连续性方程及N-S动量方程偏微分方程组的求解采用基于压力基求解的 RNG k-ε端流模型并结合simple算法进行。
[0016] 步骤2具体如下:根据步骤1确定的U型管道弯头稳态端流速度场U(x，y，z)，代入公 式1中，求得尘粒的滑移速度Vdr,p:
[0017]
[001 8]其中，Vdr, P为尘粒的滑移速度，单位为m/s;化为尘粒密度，单位为m3/kg; Pm为混合 物密度，单位为mVkg; dp为尘粒直径，单位为m; f drag为曳力函数;Vq为空气速度，单位为m/s， μ。为空气动力粘性系数，单位为m2/s。
[0019] 步骤帥所述的fdrag采用Schiller and Naumann模型进行求解得到。
[0020] 步骤3具体如下:根据步骤1确定的U型管道弯头稳态端流速度场U(x，y，z)和步骤2 求得的尘粒的滑移速度Vdr,p，代入公式2中所示的尘粒组分体积分数方程，对公式2进行一 阶迎风格式离散化，并利用高斯-赛德尔迭代进行求解，得到第二相即尘粒的体积浓度αρ (x，y，z)，从而求得U型管道弯头的板面的尘粒浓度范围；
[0021]
[0022] 其中，Pp为尘粒密度，单位为m3/kg;t为时间，单位为s;vdr,p为尘粒的滑移速度，单 位为m/s; Amq为质量流量，单位为kg/s。
[0023] 步骤4具体如下:根据步骤3得到的板面的尘粒浓度范围，利用公式3求解板面中划 分高尘粒浓度区和中尘粒浓度区的阔值〇h-";同时利用公式4求解板面中划分中尘粒浓度区 和低尘粒浓度区的阔值〇m-l;将〇h-m在板面上对应的曲线作为板面的高尘粒浓度区和中尘粒 浓度区分界线，即高、中尘粒浓度区包络曲线;将〇m-l在板面上对应的曲线作为板面的中尘 粒浓度区和低尘粒浓度区分界线，即中、低尘粒浓度区包络曲线；
[0024]
[0025]
[0026] 其中，amax-h、amin-l分别为板面的最大尘粒浓度值和最小尘粒浓度值;ξ、Φ为区域划 分常数，1 <ξ<2,0<Φ< 1。
[0027] 步骤5具体如下:在步骤4得到的板面上的中、低尘粒浓度区包络曲线及高、中尘粒 浓度区包络曲线上分别取不少于200个离散点，并获取运些离散点的坐标值;对中、低尘粒 浓度区包络曲线及高、中尘粒浓度区包络曲线上的离散点的坐标值进行拟合，得到原始拟 合曲线方程，然后对原始拟合曲线方程进行处理，得到中、低尘粒浓度区包络曲线对应的拟 合曲线方程及高、中尘粒浓度区包络曲线对应的拟合曲线方程。
[0028] 对所述中、低尘粒浓度区包络曲线及高、中尘粒浓度区包络曲线上的离散点的坐 标值进行拟合是采用Levenberg-Marquardt算法，对原始拟合曲线方程进行处理是采用通 用全局优化法。
[0029] 步骤7中在高尘粒浓度区采用的不诱钢洁净管材的粗糖高度根据公式5确定，中尘 粒浓度区采用的锻锋薄钢板的粗糖高度根据公式6确定；由公式5、公式6可知，同一尘粒浓 度区内采用的防积尘粒沉积材料粗糖高度随着尘粒浓度大小而不同，因此，在同一尘粒浓 度区的不同尘粒浓度区段计算得到的防积尘粒沉积材料粗糖高度为一个或多个；
[0032] 式中，化为高尘粒浓度区采用的不诱钢洁净管材的粗糖高度，单位为mm;Hm为中尘 粒浓度区采用的锻锋薄钢板的粗糖高度，单位为mm;K为U型管道弯头的当量粗糖高度，单位 为mm; amax-h为板面的最大尘粒浓度值;Qh-m为划分高尘粒浓度区和中尘粒浓度区的尘粒浓度 阔值;Qm-I为划分中尘粒浓度区和低尘粒浓度区的尘粒浓度阔值;α为高尘粒浓度区或中尘 粒浓度区任意点处的尘粒浓度值；γ 1、γ 2分别为高尘粒浓度区、中尘粒浓度区的粗糖高度 常数系数，当公式5，公式6中ΙΝΤ函数值为1的时候取丫 1，丫 2 = 0.5，当公式5，公式6中ΙΝΤ函 数值不为1的时候取丫 1，丫 2 = 1;ΙΝΤ是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。
[0033] 本发明的有益效果是：
[0034