上吸罩气流流场数值模拟与控制效果研究 ——制鞋手工涂刷胶粘剂工位有害物控制

论文摘要

我国制鞋行业涂刷胶粘剂工序大多采取手工涂刷胶粘剂的生产方式,生产过程中广泛使用溶剂型胶粘剂,对这些胶粘剂中的溶剂如不采取有效的措施,会对职工身体健康造成很大危害。为减小其危害,制鞋行业已经使用一些低毒、无毒胶粘剂解决了一部分毒物危害问题,但对于粘结帮底连接部位,为保证胶的粘性及产品粘合质量等生产工艺要求,不可避免仍需要使用含有机溶剂的胶粘剂。为改善手工涂刷胶粘剂作业岗位的空气质量,达到职业卫生标准的要求,必须采取通风排毒措施。根据手工涂刷胶粘剂作业岗位的工作特点,选择外部排风罩(上吸罩)进行控制。利用上吸罩捕集控制时,要同时考虑制鞋车间刷胶作业场所空间布局、生产工艺条件和人机关系等等因素,本论文利用确定的罩子位置和尺寸大小,进行模拟实验,再采取气流数值模拟和物理模型复测相结合的方法,以最大限度符合生产实际的操作条件找出外部罩物理参数与捕集效率等之间的关系,获得合理的选型参数。本论文通过计算流体力学软件FLUENT建立计算模型,根据罩子内部气流流场速度矢量图,分析了气流流场组织形式,选定了适合的排风罩罩子规格、罩口尺寸、罩子形式。本论文由实验确定了适合制鞋手工涂刷胶粘剂作业场所的排风罩形式,针对不同刷胶面积找出了罩口大小、高度、挡板、排风量条件这五个参数对控制效果的影响,得出了不同条件下上吸罩对于固定呼吸带测点捕集效率的变化规律。本论文结论为手工涂刷胶粘剂作业场所排风罩的设计选型提供了有参考价值的基础性数据,对于同类作业场所的通风排毒控制具有借鉴意义。

论文目录

• 提要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 排风罩的设计及性能测定方法
• 1.1.2 制鞋手工涂刷胶黏剂工位有害物的产生及其危害
• 1.2 排风罩的研究现状
• 1.2.1 吸气罩气流流场的数值模拟研究
• 1.2.2 上吸罩控制效果方面的研究
• 1.3 课题的提出及主要研究工作
• 1.3.1 排风罩的设计要求
• 1.3.2 排风罩的控制效果测评方案
• 2 吸气气流运动过程数值模拟软件及其基本理论
• 2.1 FLUENT软件及其应用范围
• 2.2 FLUENT求解步骤
• 2.3 选择物理模型
• 2.3.1 基本气体流动方程
• 2.3.2 标准k-ε两方程模型
• 2.4 FLUENT求解
• 2.4.1 交错网格
• 2.4.2 "SIMPLEC"算法
• 2.4.3 FLUENT中边界条件的设定
• 3 上吸罩流场的数值模拟研究
• 3.1 手工刷胶作业岗位排风罩形式的选择
• 3.2 上吸罩流场理论计算分析
• 3.3 上吸罩数值模拟模型的构造
• 3.4 上吸罩模型及边界条件的确定
• 3.5 FLUENT计算条件参数的确定
• 3.5.1 动量方程的边界条件
• 3.5.2 k方程和e方程的边界条件
• 3.6 模拟的速度场和结果分析
• 3.6.1 罩子局部形式及速度矢量图
• 3.6.2 上吸罩至操作台面空间局部速度矢量图
• 3.6.3 上吸罩吸气气流控制空间速度矢量图
• 4 上吸罩应用于制鞋手工涂刷胶粘剂工位作业条件下的控制效果实验分析
• 4.1 实验条件简介
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 实验用排风罩尺寸的选定
• 4.2.2 罩口风速的测定方法
• 4.3 风速测定
• 4.3.1 调节阀门控制风量
• 4.3.2 风速测定结果及分析
• 4.3.3 实验结果与模拟结果的速度场综合分析
• 4.4 浓度测定
• 4.4.1 浓度测点的测定方法
• 4.4.2 气体浓度测定
• 4.4.3 单个罩子大面积刷胶测试实验
• 4.4.4 两个罩子相同小面积刷胶测试实验
• 4.5 实验结果分析
• 4.6 误差分析
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文与研究成果
• 详细摘要