申请/专利权人：江西洪都航空工业集团有限责任公司

申请日：2023-12-12

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117744458A

主分类号：G06F30/25

分类号：G06F30/25;G06F17/11;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：本发明公开了一种过滤装置最佳过滤介质精度的求解方法，该方法包括以下步骤：步骤1、建立理论分析计算模型；步骤2、试验验证；和步骤3、数据分析与处理；本发明的优点是：提高过滤装置的过滤效率能够带来更高的产品质量、设备寿命、生产效率和环境健康保护。

主权项：1.一种过滤装置最佳过滤介质精度的求解方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1、建立理论分析计算模型：本计算模型适用计算于过滤介质对气体或者液体中的颗粒物或悬浮物的过滤过程，过滤装置含有泄漏区和过滤区，过滤区会捕集气体或者液体中的颗粒物或悬浮物，并形成一定厚度的滤饼，因此，过滤区的阻力ΔPF为过滤介质阻力与滤饼阻力之和，其公式为：ΔPFt＝kF·vFt+m·vFtn+1·Wt1式中：ΔPF为过滤区的阻力kF为过滤介质阻力系数，单位为Pa·sm；vF为气体或者液体通过过滤区的流速，单位为ms；m和n均为反映滤饼随流速变化产生的压缩系数，为常数；W为滤饼面密度，单位面积过滤介质上积累的颗粒物或悬浮物质量，单位为kgm2；t为时间，ΔPFt为t时刻过滤区的阻力，vFt为t时刻气体或者液体通过过滤区的流速，Wt为t时刻的滤饼面密度；其中，过滤介质阻力系数kF可由过滤介质品质因素QFfilte计算而得，过滤介质品质因素与过滤介质的材料和结构有关，是过滤介质本身的性质，其定义为，在某一固定风量下的QFfilte值，其计算公式为： 式中：QFfilte为过滤介质品质因素，单位为Pa-1，eF为过滤介质精度，即过滤介质的过滤效率，ΔPF*0为某一固定风量下的初始过滤阻力，单位为Pa，vF*0为某一固定风量下的初始过滤风速，单位为ms，随着过滤的进行，滤饼面密度W会随时间增加，其变化速率为：dWtdt＝ci·eF·vFt3式中：ci为入口气体或液体中颗粒物或悬浮物的浓度，单位为kgm3，泄漏区的阻力ΔPL为动压的倍数，其公式为： 式中：kL为泄漏阻力系数，无量纲，ρg为含颗粒物或悬浮物的气体或液体密度，单位为kgm3，vL为气体或者液体通过泄漏区的流速，单位为ms，vLt为t时刻气体或者液体通过泄漏区的流速，过滤区和泄漏区并联，过滤阻力ΔPF与泄漏阻力ΔPL相等；过滤区和泄漏区风量之和为总风量，列方程组计算出初始时刻过滤区和泄漏区的流速，方程组为： 式中：AL为泄漏区面积，单位为m2，AF为过滤区面积，单位为m2，QT为总流量，单位为m3s，AT为总面积，单位为m2，vT为总风速，单位为ms，将式5和式3离散化，通过取相同时间步长ΔtΔt→0迭代求解，可得到不同时刻的流速；过滤装置排放颗粒物总质量mo为过滤区和泄漏区排放质量之和，其表达式为： 式中：mo为过滤装置排放颗粒物总质量，单位为kg，mot为t时刻过滤装置排放颗粒物总质量，单位为kg，排放气体总体积Vot为过滤区和泄漏区处理体积之和，其表达式为： 式中：Vo为排放气体液体总体积，单位为m3，Vot为t时刻过滤装置排放气体液体总体积，单位为m3，瞬时的颗粒物排放浓度cot为颗粒物质量排放速度与气体液体体积排放速度之比，因此可以通过式6和式7,计算出cot，为： 式中：co为排放出口的颗粒物浓度，mo′t为mot对t求导，表示t时刻的颗粒物质量排放速度，Vo′t为Vot对t求导，表示t时刻的气体液体体积排放速度，cot为t时刻的颗粒物排放浓度，平均颗粒物排放浓度为排放的颗粒物总质量与排放的气体液体总体积之比，表达式为： 式中：cot为0～t时间段的平均颗粒物排放浓度，取相同时间步长Δt，令带入式9中将其离散化，可计算得0～t时间段出口平均浓度cot，为： 因此，可求得过滤装置在t时刻的瞬时过滤效率eTt和0～t时间段的平均过滤效率分别为： 式中：eT为过滤效率，eTt为t时刻的过滤效率， 为0～t时间段的平均过滤效率；步骤2、试验验证设置模型参数与试验参数一致，可通过对比实验值和模型计算值来验证模型；步骤3、数据分析与处理计算不同泄漏率条件下，过滤效率和过滤阻力随过滤介质精度、风量的变化曲线，会发现：提高风速可以提高过滤效率；增加过滤介质精度，过滤阻力增加，而过滤效率先上升后下降，存在最佳过滤介质精度eF,opt，使达到最大过滤效率eT,max；将不同泄漏率条件下的最佳过滤介质精度eF,opt和最大过滤效率eT,max的值提取出来，并分别与泄漏率进行曲线拟合，可得到某一风量下，最佳过滤介质精度eF,opt和最大过滤效率eT,max随泄漏率Lr变化的关系表达式，即eF,optLr和eT,maxLr；为了得到更通用公式，利用步骤1中的计算模型计算不同流量QT、不同泄漏率Lr条件下的最佳过滤介质精度eF,opt和最大过滤效率eT,max，并将它们分别与流量和泄漏率进行曲面拟合，可得到不同风量QT和不同泄漏率Lr条件下的最佳过滤介质精度eF,opt和最大过滤效率eT,max的关系表达式，即eF,optLr,QT和eT,maxLr,QT；最佳过滤介质精度eF,opt的拟合计算表达式，可为选取最佳精度的过滤介质提供参考；最大过滤效率eT,max的拟合计算表达式，可用来估算某一泄漏条件下的过滤效率，或者根据过滤效率估计泄漏的大小，或者判断在某一泄漏条件下，过滤效率是否达到了最大值，计算更换为最佳精度的过滤介质后，过滤效率将有多大的提高，为是否更换最佳过滤介质提供决策依据。

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