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金属多孔材料气固过滤分离模拟实验平台的设计与应用

作　者: 孙旭东
导　师: 奚正平；张健
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料学
关键词: 金属多孔材料自动控制烟尘过滤过滤性能洁净度
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本课题主要是设计并制作一套气固过滤分离模拟实验平台,目的是将金属多孔材料应用于气体除尘,并对金属多孔材料的过滤性能进行检测评价。在实验中模拟工况条件下的烟尘过滤,反映过滤的原理和机制。通过对气固过滤分离过程的研究,为判断金属多孔材料过滤性能的优劣提供了依据,也为金属多孔材料的设计、工艺和应用提供了重要的参考依据。模拟平台主要由控制系统、加料系统、过滤系统、反吹系统和检测系统五部分组成,平台设计达到的基本参数为:1)设计压力:1MPa;2)工作压力:0.4MPa;3)工作介质:氮气或空气;4)工作温度:常温;5)过滤材料:不锈钢/玻璃钢,管3×φ60x300,片3×φ300。模拟平台实现系统由PLC自动控制,实现功能有:1)颗粒物加入和系统流量可控。物料由螺旋加料器通过加料罐匀速的加入到混料罐中,调节螺旋加料器的不同档位控制加料量的速度;气体流量值在电脑控制界面设定,通过PLC控制调节阀控制流量的大小。2)过滤压差在线测试与记录,并依据压差或时间频率控制反吹。在过滤器前后端安装一个差压变送器,将测得的过滤压差数值通过PLC控制瞬时传输到电脑的控制界面上,并可实时监控。3)过滤效率的统计及滤清气洁净度的检测。用称重法得出过滤器总的过滤效率,用激光粒度分布仪检测过滤前后粉末的粒度分布,通过对比表示过滤的粒级效率;采用激光粒子计数器检测过滤后气体所含粉尘的颗粒数,表示过滤后气体的洁净度等。模拟平台选用的过滤材料是AISI 316L,过滤精度为10μm;采用2组不同粒度组成的不锈钢粉尘进行过滤测试,第一组粉尘的粒度范围为0～100μm,平均粒径的为50μm;第二组粉尘的粒度范围为0～50μm,平均粒径为20μm。过滤这两种粉尘对金属多孔材料的过滤性能进行检测评价,结果表明,过滤材料对10μm以上的粉末可以完全拦截,对10μm以下的粉尘也有很好的过滤效果,总的过滤效率可达到99%以上。在过滤实验中,对金属多孔材料在过滤过程中过滤效率的影响因素进行了分析。结果表明,随着气体流量的不断增大,金属多孔过滤材料的过滤效率不断降低;随着过滤时间的增长,过滤效率不断增加;粉尘的浓度增加,加快了滤饼的形成,过滤效率也不断增加。本文是在西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室完成。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
1 文献综述  10-24
  1.1 金属多孔过滤材料的发展概述  10-12
    1.1.1 烧结金属粉末过滤材料  10-11
    1.1.2 烧结金属纤维过滤材料  11-12
  1.2 多孔材料过滤分离机理  12-16
    1.2.1 多孔材料的结构特性  12
    1.2.2 多孔材料的过滤原理  12-16
  1.3 气固过滤分离的研究概况  16-21
    1.3.1 气固过滤分离的机理  16-18
    1.3.2 过滤精度的表征  18-19
    1.3.3 脉冲反吹再生性能  19-20
    1.3.4 气固过滤分离的研究发展现状  20-21
  1.4 课题研究的目的和意义  21-22
  1.5 本课题的主要研究内容  22-24
2 模拟平台的设计制作  24-36
  2.1 设计思想的提出  24-25
  2.2 设备的调研  25-26
  2.3 系统的设计  26-27
    2.3.1 电气控制部分  26
    2.3.2 设备整体结构  26-27
  2.4 模拟平台的主要技术参数  27-28
    2.4.1 设备的基本参数  27
    2.4.2 系统功能及描述  27-28
  2.5 设备选用部件的功能  28-34
    2.5.1 软件功能  28-29
    2.5.2 质量流量计  29-30
    2.5.3 气动调节阀  30
    2.5.4 混料器  30-31
    2.5.5 过滤器  31-32
    2.5.6 差压变送器  32
    2.5.7 激光粒子计数器  32-34
  2.6 气/固过滤分离模拟实验平台工作过程  34-35
  2.7 本章小结  35-36
3 模拟平台的运行  36-45
  3.1 模拟平台的操作  36-37
  3.2 模拟平台自动控制的使用  37-40
  3.3 手动控制的使用  40-41
  3.4 自动反吹的选择  41
  3.5 模拟平台的实验过程评价  41-44
    3.5.1 加料过程  41-42
    3.5.2 过滤过程  42-44
  3.6 本章小结  44-45
4 模拟平台的测试  45-50
  4.1 空运行状态  45
  4.2 加介质过滤状态  45
  4.3 平台检测方法的选定  45-47
  4.4 各种过滤参数的设定  47-48
  4.5 过滤效率的测定  48-49
    4.5.1 计数法  48-49
    4.5.2 重量法  49
  4.6 本章小结  49-50
5 测试结果与分析  50-58
  5.1 管道流量和压力以及滤芯的初始压降  50-51
    5.1.1 系统工作压力  50
    5.1.2 滤芯的初始压降  50-51
  5.2 第一组不锈钢粉尘过滤测试结果  51-54
  5.3 第二组不锈钢粉尘过滤测试结果  54-56
  5.4 影响过滤效率因素的分析  56-57
    5.4.1 气体流量对过滤效率的影响  56
    5.4.2 过滤时间对过滤效率的影响  56
    5.4.3 粉尘浓度对过滤效率的影响  56-57
  5.5 本章小结  57-58
6 结论与展望  58-60
  6.1 结论  58
  6.2 展望  58-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
攻读学位期间发表论文情况  64

金属多孔材料气固过滤分离模拟实验平台的设计与应用

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