石墨加工车间粉尘扩散及浓度研究

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石墨加工过程中，各类机床利用高速旋转的刀具对石墨的外形进行加工。受旋转刀具与工件材料之间剪切力的影响，工件材料将产生大量带初速度的石墨粉尘。但我国石墨加工企业除尘系统相对落后，使得石墨材料在加工过程中产生的高浓度粉尘不能被迅速的处理掉，导致加工车间粉尘浓度严重超标，给工人健康和生产设备带来很严重的影响。加工车间的所有石墨粉尘都来源于机床的加工过程，在研究石墨粉尘的治理前，需要对机床周围石墨粉尘的扩散规律进行研究。
1 石墨尘源点的扩散过程
（1）一次扬尘过程在石墨加工过程中，受刀具和刀具周围诱导空气流动的影响，石墨粉尘被带出工件材料。由于周围空气受运动刀具摩擦作用，可诱导刀具周围的空气随其运动方向流动，使石墨粉尘从加工车床或密封罩内逸出。除诱导气流外，剪切力作用产生的气流，综合气流和热气流都可导致石墨粉尘不能被捕集罩所捕集。
（2）二次扬尘过程机床的运行和振动所产生的机械力和气流流动，把沉降在设备、建筑物和地面上的静止石墨粉尘二次吹起，此过程称为二次扬尘。图 1 为不同粒径的石墨粉尘在空气中扩散大致轨迹。图 1 中轨迹 1 表示粗粉尘颗粒运动，重力是扩散过程的主导力，所以短时间内粗粉尘颗粒将沉降。图1中轨迹 2 和轨迹 3 表示细颗粒运动，在扩散过程中受浮力和气流流动的影响，将长时间悬浮在空中。经测算直径为 100、10、1 μm 的颗粒物水平抛入静止空气中，在初速度 10 m/s 的条件下，其停止距离分别为 0.036、0.23、12.7 cm。

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通过可视化图形的分析，提出集气罩离机床尘源点的距离是以尘源点强度为基础；布置的方向是以空气流动的方向为基础；开口截面积和抽吸能力是以粉尘粒径与多尘源点、地面反射的叠加为基础等合理建议，为后续除尘系统的优化提供了理论基础。