[发明专利]一种呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法

权利要求书

1.一种呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、根据工况要求，确定基本参数及参数关系，包括流量Q₀、收集腔直径D₂与喷嘴(100)直径D₁的关系、收集腔内圆角R与喷嘴(100)直径D₁的关系，收集腔相对喷嘴(100)的距离S与喷嘴(100)直径D₁的关系，喷嘴(100)长度L与喷嘴(100)直径D₁的关系；

步骤S2、确定喷嘴(100)直径D₁，根据喷嘴(100)直径D₁确定收集腔直径D₂、收集腔相对喷嘴(100)的距离S和喷嘴(100)长度L，喷嘴(100)直径D₁通过以下公式获取喷嘴(100)直径：

其中D₀为切割粒径,μ为气体动力粘度,ρ_p为颗粒物密度,d_p为颗粒物空气动力学直径，Q₀为采样流量,D₁为喷嘴(100)直径,C_c为坎宁汉修正因子，S_tk0为切割粒径D₀对应的斯托克斯数；

步骤S3、采用4因素3水平的面中心的中心复合设计法确定工况数量及各工况对应的参数值，并对各工况建立结构三维模型，按照《呼吸性粉尘测量仪采样效能测定方法》中关于BMRC曲线的要求，确定粒子直径D_pi，其中i＝1，2，3，4，5，然后采用计算机仿真分析方法对各工况的结构三维模型进行流场分析，使用计算机流体分析的颗粒追踪工具获取进气通道(110)、第二出气通道(310)和第一出气通道(210)的粒子数，分别记为N_i0、N_i1、N_i2，记分离效能为

步骤S4、获取仿真优选值：采用步骤S3中获取的各工况数据值，以粒子直径D_pi为横坐标，η_i为纵坐标绘制曲线，形成各工况下的分离效能仿真曲线，构成曲线簇a，将所述曲线簇a中的各条曲线分别与标准BMRC曲线比对，在满足绝对误差在5％以内的前提下，若有满足误差要求的曲线，则该曲线对应工况的结构参数值即为仿真优选值；若没有分离效能曲线满足误差要求，则通过插值法求取优选值；

步骤S5、试验测试及优化：根据步骤S4确定的仿真优选值加工实物试验样件，采用步骤S3中确定的五种粒子直径在步骤S1的流量Q₀参数工况下获取分级效率η_i，以粒子直径D_pi为横坐标，η_i为纵坐标绘制曲线，形成该工况下的分离效能真实曲线，将该工况下的分离效能真实曲线分别与标准BMRC曲线比对，在满足绝对误差在5％以内的前提下，若有满足误差要求的曲线，则该曲线对应工况的结构参数值即为目标值，若没有分离效能曲线满足误差要求，则根据结构参数对分级效率的敏感程度，调整结构参数，重新加工样件进行测试，直至获取目标值。

2.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，在步骤S1中，收集腔直径D₂＝1.2～1.4D₁，收集腔内圆角R＝0.8-1.2D₁，收集腔与喷嘴(100)的距离S＝1.2～1.8D₁，喷嘴(100)长度L＝0.8-1.6D₁。

3.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，步骤S2中，根据BMRC曲线标准确定切割粒径D₀＝5.0μm，取C_C＝1，S_tk0＝0.36。

4.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘连续分离装置分级效率优化方法，其特征在于，在步骤S3中，确定的五种粒子直径D_pi分别为2.2μm、3.9μm、5.0μm、5.9μm和7.1μm，其中i＝1，2，3，4，5。