工业粉尘环境仿真装置

736 编辑：中冶有色技术网来源：北京工业大学

2023-10-12 15:43:17

1.本实用新型涉及一种工业粉尘环境仿真装置，尤其是一种具有工业粉尘环境的粉尘悬浮发生的仿真装置。

背景技术：

2.工业粉尘，主要来源于固体物料的机械粉碎和研磨，粉状物料的混合、筛分、包装及运输，物质燃烧产生的烟尘，物质被加热时产生的蒸气在空气中的氧化和凝结。工业粉尘严重危害人体健康，有毒的金属粉尘和非金属粉尘(铬、锰、镉、铅、汞、砷等)进人人体后，会引起中毒以至死亡，其中随着纳米科技的迅速发展，由于纳米颗粒的尺度较小，可轻易的漂浮、游离在空气中，通过呼吸道快速进入动物和人体体内，引发呼吸系统疾病，甚至产生致癌风险，危害生物体健康；另外，工业粉尘更会威胁到工业安全，当可燃性工业粉尘在一定范围内发生聚集时，极易引起粉尘爆炸，不仅造成设备损失，更会危害人身安全，常常属于重、特大火灾，其潜在危害不容小觑。

3.为研究实际生产工作中粉尘特性，需要建立对应的粉尘环境，为研究粉尘特性和研发检测设备提供平台。因此在实验室环境中，为科研学者搭建可模拟一定特性的工业粉尘再悬浮仿真装置，对研究不同粒径、类别、温度、湿度下工业粉尘的特性(如：浓度、吸光率、反射率等)提供稳定可调的实验研究平台，对科学研究和安全生产都十分必要。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种安全、可调、准确的工业粉尘悬浮仿真装置，能够准确模拟工业环境中封闭空间内的不同风速、不同湿度以及不同颗粒物的悬浮状况，从而便于在实验室环境内对工业粉尘的光学特性进行系统分析和研究。

5.本实用新型提供一种工业粉尘环境仿真装置，其特征在于，整体为一封闭的环形风道，所述的环形为长方形环形结构；风道分为多段，沿风向依次为：动力段(1)、检测段(4)、流动发展段(5)、观察段(3)，同时观察段(3)的两端分别设有变径的整流段(2)；动力段 (1)、检测段(4)、流动发展段(5)、观察段(3)加上其两端的整流段(2)分别依次对应所述长方形环形的四条边；动力段(1)、检测段(4)、流动发展段(5)、观察段(3)均为直圆筒结构，观察段(3)的直径均小于其他三段的直径，在长方形环形结构的四个角均采用90°弯曲的连接头(6)将四个边对应的风道密封连接；变径整流段(2)为直径渐变的锥形筒，变径整流段(2)直径端口小的一端与观察段(3)固定密封连接，变径整流段(2)直径端口大的一端与对应的连接头(6)固定密封连接；流动发展段(5)侧壁设有端口与真空泵 (7)连接，真空泵用于对风道抽真空；

6.动力段(1)采用变频轴流式风机，提供悬浮的动力；检测段(4)的侧壁上设有三个接入口，分别用于嵌入光纤、风速温湿度检测装置和作为入料口等，通过加入光纤设备来评估光纤检测和激光器检测方法的可靠性，风速温湿度检测(风速、湿度、温度检测装置置于同一个接入口)装置用来控制检测环境，入料口用于将不同种类、粒径的粉尘颗粒加入到封

闭的风道实验环境；

7.观察段(3)为透明的玻璃结构，用于直接观察风道内粉尘。

8.组成风道的各部件由法兰结构连接形成环形结构，其间有密封装置，避免工业粉尘外泄。

9.本实用新型的有益效果：通过本发明，能够准确模拟工业密闭环境中的不同风速以及不同颗粒物的悬浮状况，还原除尘风道中粉尘悬浮状况。整个风道内空气流动均匀性好，在检测段实现稳定流动，有利于光学检测设备检测悬浮颗粒物的物理特性，装置结构简单，重复性好，无污染，并且能够准确控制工业粉尘所处的环境状况。

附图说明

10.图1为一种工业粉尘环境仿真装置结构示意图；

11.动力段(1)、整流段(2)、观察段(3)、检测段(4)、流动发展段(5)、连接头(6)、真空泵(7)。

具体实施方式

12.以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明，但本实用新型并不限于以下实施例。

13.实施例1

14.如图1所示：本实用新型提供的一种实验室用可循环工业粉尘环境仿真装置，包括多个风道部件，各个风道设备以法兰盘首尾以次密封连接，形成封闭结构风洞，所述动力段1采用轴流风机，能够准确模拟工业封闭环境中不同风速、不同湿度以及不同颗粒物的悬浮状况，风道内的空气流动均匀性较好，且结构简单，重复性好，能够准确控制工业粉尘所处的环境状况。

15.本实施例中，连接头6和变径整流段2作为改善风道内风向的主要部件，在风道的拐角处，曲率越大的地方，风速越大，因此风道拐角处的近角风速远大于远角出风速，通过整流段的作用，能够有效改善风洞拐角处的空气流动状况，使得流向检测段的气流达到稳定的流动状态，利于对悬浮粉尘的物理特性进行准确分析。

16.本实施例中，所述变径整流段2，变径角度何长度可根据需要调整如角度为10°，长度 63cm，观察段3两端均设置同样变径整流段2，通过这种结构，能够有效保证风道中拐角处的气流均匀性，从而有利于粉尘悬浮实验。

17.本实施例中，所述流动发展段5侧壁设置密封连接口，用于对风道实施抽真空措施。

18.本实施例中，使用变频轴流式风机，可以模拟风量400-530(m/h)的工况环境，风机中扇叶等关键部件使用去静电防爆材质，目的在于保证对可燃粉尘实验时不因摩擦产生热量而燃爆，且不因静电造成粉尘吸附于轴流风机内部。

19.本实施例中，所述观察段3为有机玻璃，有利于对工业粉尘悬浮物物进行光学检测及动态观察。

20.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型

的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

21.以下主要部件：动力段1、整流段2、检测段3、控制段4、流动发展段5和连接头6。由于工业粉尘对人体会造成不可逆影响，故该设备主要以密封焊接连接。

技术特征：

1.一种工业粉尘环境仿真装置，其特征在于，整体为一封闭的环形风道，所述的环形为长方形环形结构；风道分为多段，沿风向依次为：动力段(1)、检测段(4)、流动发展段(5)、观察段(3)，同时观察段(3)的两端分别设有变径的整流段(2)；动力段(1)、检测段(4)、流动发展段(5)、观察段(3)加上其两端的整流段(2)分别依次对应所述长方形环形的四条边；动力段(1)、检测段(4)、流动发展段(5)、观察段(3)均为直圆筒结构，观察段(3)的直径均小于其他三段的直径，在长方形环形结构的四个角均采用90°弯曲的连接头(6)将四个边对应的风道密封连接；变径整流段(2)为直径渐变的锥形筒，变径整流段(2)直径端口小的一端与观察段(3)固定密封连接，变径整流段(2)直径端口大的一端与对应的连接头(6)固定密封连接；流动发展段(5)侧壁设有端口与真空泵(7)连接，真空泵用于对风道抽真空；动力段(1)采用变频轴流式风机，提供悬浮的动力；检测段(4)的侧壁上设有三个接入口，分别用于嵌入光纤、风速温湿度检测装置和作为入料口等，通过加入光纤设备来评估光纤检测和激光器检测方法的可靠性，风速温湿度检测装置用来控制检测环境，入料口用于将不同种类、粒径的粉尘颗粒加入到封闭的风道实验环境。2.按照权利要求1所述的一种工业粉尘环境仿真装置，其特征在于，观察段(3)的壁为透明的玻璃结构，用于直接观察风道内粉尘。

技术总结

一种工业粉尘环境仿真装置，涉及悬浮发生设备领域。该设备主要包含动力段(1)、检测段(4)、流动发展段(5)、观察段(3)。本实用新型能够在实验室环境中模拟工业粉尘悬浮状态，具有安全稳定、工况可调等优点，可为后续研究提供研究平台。研究平台。研究平台。

技术研发人员：张新平谢鹏

受保护的技术使用者：北京工业大学

技术研发日：2021.11.30

技术公布日：2022/5/16

声明：

“工业粉尘环境仿真装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)