[发明专利]印刷包装行业VOC处理设备性能的优化方法

权利要求书

1.印刷包装行业VOC处理设备性能的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、分别生成VOC处理设备蓄热部分和燃烧部分的物理模型；

步骤2、分别对VOC处理设备蓄热部分和燃烧部分的物理模型进行网格划分，设置边界类型，并确定蓄热部分和燃烧部分物理模型的流动类型；

步骤3、对VOC处理设备蓄热部分的物理模型进行换热模拟计算，对VOC处理设备燃烧部分的物理模型进行燃烧模拟计算；

步骤4、分别对VOC处理设备蓄热部分和燃烧部分的物理模型进行后处理，得到物理模型的进出口数据值和整体变化云图；

所述的步骤4具体包括以下步骤：

步骤4.1、使用后处理软件对VOC处理设备蓄热部分和燃烧部分的物理模型进行后处理，得到VOC处理设备蓄热部分和燃烧部分物理模型的温度、速度和压强变化云图，以及蓄热部分入口、出口的平均温度、速度、压强值和燃烧部分入口、出口的平均温度、速度、压强值和废气成分均值；

步骤4.2、利用式(5)计算模型的压降:

P＝P_i-P_o (5)

式中，P为压降，单位：Pa；P_i为入口平均压强，单位：Pa；P_o为出口平均压强，单位：Pa；

利用式(6)计算模型的热效率:

式中，T为燃烧室温度，单位：℃；t_i为废气入口温度，单位：℃；t_o为净化气出口温度，单位：℃；

利用式(7)计算模型的废气净化率:

式中，为废气单一成分的净化率；c_i为废气单一成分的入口平均值，单位：kg/m³；c_o为废气单一成分的出口平均值，单位：kg/m³；

步骤5、对VOC处理设备蓄热部分进行结构优化，对VOC处理设备燃烧部分进行参数优化。

2.根据权利要求1所述的印刷包装行业VOC处理设备性能的优化方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1、对VOC处理设备的蓄热部分和燃烧部分模型进行网格划分，网格类型采用Tet/Hybrid体网格，网格尺寸采用1～40mm；

步骤2.2、分别设置VOC处理设备蓄热部分和燃烧部分物理模型的边界条件类型为速度入口和压力出口；

步骤2.3、利用式(1)计算蓄热部分和燃烧部分物理模型的雷诺数，依据雷诺数判断标准确定蓄热部分和燃烧部分物理模型的流动类型；

其中，Re为雷诺数；ρ为流体的密度，单位：kg/m³；V为流体的平均流速，单位：m/s；L为圆管直径，非圆管流动时为当量直径，单位：m；μ为流体的粘性系数。

3.根据权利要求1所述的印刷包装行业VOC处理设备性能的优化方法，其特征在于，所述的步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1、对蓄热式VOC处理设备的蓄热部分和燃烧部分均设置基本能量模型和湍流模型且遵循热力学的基本规律，包括：

质量守恒方程

动量守恒方程

能量守恒方程

式中：ρ为流体密度；u，v和w分别为流体在x，y和z方向上的速度；F为质量力；为哈密算子；P为应力张量；dv/dt为流体速度的变化率；T为流体的热力学温度；K为流体的导热系数；Cv为流体的比热容；Φ为流体的粘性耗散函数；

步骤3.2、对蓄热式VOC处理设备的蓄热部分设置材料和边界条件；

步骤3.3、对蓄热式VOC处理设备的燃烧部分设置燃烧模型和边界条件；

步骤3.4、分别对蓄热式VOC处理设备的蓄热部分和燃烧部分进行初始化，设置计算步数并开始计算，当达到收敛状态后停止计算。

4.根据权利要求1所述的印刷包装行业VOC处理设备性能的优化方法，其特征在于，所述的步骤5具体包括以下步骤：

步骤5.1、对不同结构类型的蓄热部分物理模型进行换热模拟计算，得到不同结构类型下蓄热部分物理模型的压降和热效率，在满足蓄热部分物理模型热效率达到要求的基础上，确定最小压降值对应的结构类型为最优结构；

步骤5.2、对燃烧部分物理模型进行不同初始参数的燃烧模拟计算，得到不同入口废气成分和初始温度下燃烧部分物理模型的废气净化率，并确定合理的初始参数设置范围。