矿井综采工作面风速对喷雾粒径影响规律试验

为研究矿井综采工作面喷雾除尘时,矿井风速对喷雾粒径的影响规律,利用模拟巷道喷雾降尘实验系统,在5个不同矿井风速影响下对4个喷雾压力、4个不同孔径喷嘴、5个不同轴线距离的喷雾粒径进行试验研究.利用Origin对试验数据进行曲线绘制,并将曲线进行了趋势分析与原因分析.结果表明:测点位置为0.68 m时,随矿井风速的增大,喷雾粒径呈增大趋势,并得出最小粒径99.25μm与最大粒径214.7μm的试验条件;不同喷雾压力和喷嘴孔径在矿井风速影响下程度不同,并将影响曲线进行对比和排序;测点轴线距离越远,喷雾粒径越小,即D_aD_bD_c D_d D_e;测点位置为0.38,0.68,0.95 m处的喷雾粒径随矿井风速的增大而增加,测点位置为1.28,1.58 m时,喷雾粒径在矿井风速0.25～0.65 m/s呈增大趋势,在0.65～1.05 m/s时呈减小趋势.试验研究结果为矿井喷雾除尘时,对于喷雾压力、喷嘴孔径、矿井通风风速的大小选择以及喷嘴布置的合理性提供参考.     

涡旋气动雾幕控尘装置的研发与模拟分析

为有效控制由机械截割破煤产生的大量粉尘,结合风幕除尘技术与高压喷雾降尘技术,研发了一种可以阻隔工作区域粉尘扩散的新型涡旋气动雾幕控尘装置模型.通过模拟后实验的研究方法对装置进行测试,采用CFD软件对装置内部的风流速度场、涡旋气动雾幕出口速度以及涡旋气动雾幕雾滴粒子场进行了数值模拟,得出初步装置运行最佳工作参数后对实验模型装置的性能进行了测定实验.研究结果表明:水泵供水压力为8 MPa、风机供风风速为12m/s、喷嘴安装角度为75°时,涡旋气动雾幕降尘装置模型处于最佳工况,涡旋状雾幕的有效覆盖范围达到最大.     

GY8果园喷雾机喷雾特性研究

研究了GY8果园喷雾机的喷雾压力、测点位置、风机转速对雾滴粒径的影响,以及冠层位置、喷雾机行驶速度对雾滴覆盖率和穿透性的影响.结果表明:喷雾压力和测点位置是影响雾滴粒径的主要因素,果树高度、树冠密实度和喷雾机行驶速度是影响雾滴覆盖率和穿透性的主要因素.雾滴粒径随喷雾压力增大而减小,雾滴在风力输送过程中,雾滴过大易沉降,过细则易飘失,但在2～3m距离内雾流稳定,且雾滴粒径D50(体积中径)在200 μm左右,风机转速对雾滴粒径影响很小.各冠层位置的叶片背向覆盖率均远小于面向覆盖率.对于树形较大的果树,雾滴覆盖率随冠层高度增加而减小,各层分布很不均匀;对于树高小于3 m的果树,各层分布均匀且覆盖率较高.3种果树不同垂直层面雾滴覆盖率均随喷雾深度增加而减小.雾滴覆盖率随喷雾机行驶速度增加而减小,行驶速度增加1倍时,不同冠层高度和冠层不同垂直层面覆盖率分别平均减小31.8％和44.3％;当喷雾机行驶速度为0.5 m/s时,雾滴具有更好的穿透性,果树可获得更大的雾滴覆盖率.     

金属矿山气-水喷头雾化特性及降尘能力实验研究

为分析金属矿山多中段高溜井喷头雾化特性及其降尘效果,建立高溜井喷雾降尘实验平台。采用激光粒径分析仪及喷雾实验设备对新型气-水喷头雾化特性、冲击气流对喷雾捕尘能力影响规律进行研究分析。研究结果表明:气、水流量比是影响新型气-水喷头雾化效果的关键因素;当喷头工作时气、水流量比为100～150时,雾化效果最佳,最佳气压和水压区间分别为[0.4, 0.6] MPa和[0.3, 0.5] MPa,雾滴粒径分布在15～35μm范围内;在最佳气压和水压区间内,雾化角度随气压的增加而增大,随水压先增大后减小,最大雾化角度为40°,调整气压是优化雾化角度的主要手段;溜井卸矿冲击气流对喷雾雾滴粒径影响较大,喷雾捕尘能力与冲击气流速度呈负相关。     

空气辅助喷雾技术的Fluent数值模拟

为降低输煤系统中产生的小粒径粉尘质量浓度,采用空气辅助喷雾技术进行除尘.利用fluent软件建立数学模型,对空气辅助喷雾技术进行相关的数值仿真.利用多相流理论,对影响空气辅助喷雾的相关因素进行分析,得出其主要影响因素是空气速度.研究结果表明:空气相对液体的速度越大,则雾滴速度越大、喷雾角越大;空气相对液体的速度越大,则雾滴粒径越小、雾滴破碎越剧烈、液滴分布更均匀;雾滴破碎粒径与空气速度的1.14次方成反比.将确定的最佳技术参数应用于现场,降尘率达90%以上.     

新型水动力喷雾降尘器设计与实现

针对采煤机喷雾系统喷雾面覆盖不足、设备老化等问题，设计一种新型水动力喷雾降尘器，并在不同水压下对使其进行性能试验和现场应用。结果表明，同等水压下，新型水动力喷雾降尘器相比无旋转喷雾降尘器的喷雾场惯性力更大。当水压为3MPa时，前者比后者的喷雾有效距离增大28.8%;在3m/s侧向风干扰下，同等水压的新型水动力喷雾降尘器比无旋转喷雾降尘器喷雾抗风能力强，当水压为2MPa时，喷雾抗风能力提高了60%,且随着水压的增大，喷雾的抗干扰能力越大；新型水动力喷雾降尘器喷雾最大覆盖面积和流量与水压呈正比关系，且相比于无旋转喷雾降尘器，其喷雾场更为稳定且均匀。现场应用高压水动力喷雾降尘器后，综采面平均全尘、呼尘降尘效率提高至84.58%,83.99%。     

供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响

为了掌握供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响,基于自主研发的气水喷雾降尘实验平台,对不同供水压力下的气水喷雾喷嘴流量、雾化特性参数及降尘效率进行了测定.结果表明:随着供水压力的增加,喷嘴耗气量以指数形式不断递减,而耗水量以指数形式递增;喷嘴雾化射程和雾滴体积浓度均随着供水压力的增加而增大,而雾化角先增大后减小;随着供水压力的增加,雾滴粒径呈现先增大后减小的变化规律,且供气压力越大所对应的拐点供水压力越高;随着供水压力的增加,气水喷雾对全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均呈现先升高后降低的变化规律;气水喷雾对不同粒径粉尘的降尘效率存在差异,分级效率随着粉尘粒径的增加呈现先增大后减小的变化规律;气水喷雾分级效率存在一峰值,位于峰值粒径区域的粉尘保持较高的降尘效率,峰值粒径与雾滴粒径保持相同的变化趋势.在矿山采掘工作业场所进行气水喷雾降尘时,供水压力即不能过高也不能过低,为确保全尘和呼吸性粉尘的降尘效率,应选择接近且略高于供气压力的供水压力.     

风沙流中沙粒相输移的测量

在风洞内对风沙流中运动沙粒进行了粒子图像速度场（PIV）测量，通过调整进光量和降噪处理得到了满意的PIV图像与沙粒相的速度场．结果表明颗粒在空中的运动受到球形度、风速的影响：在1m／s来流风速下，在固定点处50～63μm沉降沙粒的垂向速度随时间的变化出现双峰性，其时均值抹平了瞬时速度的波动；随着风速的增大，沙粒受气流脉动作用的影响越发显著，当来流风速增大到3．5m／s时，观察域内的63～80μm沙粒处于悬移状态；当来流风速为5m／s时，整个测量流场内沙粒的垂向速度的平均值为正值，方向向上．采用图像处理的数字掩码技术，处理图像得到了沙粒在流场中的面密度以及单宽输沙率．分析指出实验的误差主要是由沙粒的粒径尺寸和沙粒图像形心位置的不确定性所造成，且提出减小误差的措施．     

气溶胶在通风柜中沉积率和逸出率的实验研究

为研究粒径、开方面风速和热源温度对气溶胶在通风柜内沉积率和逸出率的影响,本文以粒径为1μm、2.5μm、5μm和8μm的气溶胶为实验材料,通风柜开放面风速分别取0.5 m/s和1 m/s,热源温度分别为300 K、523 K和753 K,进行实验研究.实验结果表明,气溶胶在通风柜内的沉积率和逸出率与粒径、开放面风速以及热源温度有关,其中:1)在1μm~8μm内,随着气溶胶粒子粒径的增大,气溶胶粒子在通风柜中的沉积率升高,逸出率降低;2)当开放面风速由0.5 m/s增加到1 m/s时,气溶胶粒子的沉积率和逸出率均降低;3)在300 K~753 K内,随着热源温度的升高,气溶胶粒子的沉积率降低,而气溶胶的逸出率随之升高.     

基于压力变量喷雾的雾化特性及其比较

讨论了基于压力变量喷雾的流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、速度及喷雾动态特性等雾化特性随流量的变化规律,定量比较了PWM连续式、PWM间歇式和基于压力的变量喷雾的雾化特性.结果表明,压力变量喷雾流量调节范围约为2;随流量的减小,雾量分布向中央集中剧烈,雾滴粒径增大明显,喷雾角、雾滴粒径随流量的变化率分别为1.08°/%,-1.562 μm/%;雾滴速度显著减小;动能中值直径(KEMD)和比能(SE)随流量的变化率分别为-1.50 μm/%, 0.228 7(J/kg)/%,压力变量喷雾的能量利用率低.比较3种变量喷雾的雾化特性,基于压力变量喷雾的流量调节范围最小,对雾化特性的影响最大;PWM连续式变量喷雾的流量调节范围最大;PWM间歇式变量喷雾流量控制对雾化特性的影响最小.     

通风条件影响长压短抽掘进面粉尘扩散的仿真实验

为了提高长压短抽掘进面通风除尘效果,通过仿真实验确定通风条件影响风流场运移及粉尘扩散的规律。研究结果表明:风流场运移规律为压风口与迎头距离、压抽比越大,抽风口与迎头距离、压风量越小,越利于形成风速方向均指向掘进面迎头的控尘风流场,形成控尘风流场的压风口与迎头最小距离为25 m。粉尘扩散规律为随着测点与迎头距离的增大,粉尘质量浓度整体呈现减小或波动性减小趋势;抽风口与迎头距离越小,迎头粉尘扩散能力越小;随着压风口与迎头距离增大、压抽比减小,迎头粉尘扩散能力逐渐减小并趋于稳定,压抽比为0.75时距迎头5~39 m的有人作业区域全尘、呼尘平均降尘率已增至95.56%和94.31%;随着压风量增大,迎头粉尘扩散能力先减小后增大,其中压风量为250 m3/min时扩散能力最小。     

高压喷雾射流雾化及水雾捕尘机理的拓展理论分析

通过对射流扰动控制方程、射流色散方程解算结果的分析,基于两相流的喷雾概念模型,引入了空穴、湍流和空气动力共同作用的雾化模型。认为高压喷雾时,喷嘴内部形成的空穴和湍流作用主导喷嘴出口附近的一次雾化,而空气动力则控制着此后的二次雾化过程。提出以临界韦伯数作为射流是否发生二次雾化的判据。根据对液滴破碎方式的分析,认为液流完全分裂成雾滴的射流临界初速度为60 m/s,且射流破碎一般发生在一次雾化中,薄膜破碎一般发生在二次雾化中。基于液滴对尘粒的主动碰撞理论,对典型喷雾降尘机理进行了改进,认为当含尘气体处于非饱和状态且温度高于液体温度时,捕集率与液滴粒径间存在一个最佳组合;在相同的液气比,相同的液滴喷入时,降低气流速度有利于微细液滴对细小尘粒的捕集。     

综采面架间喷雾引射除尘技术

为了有效解决综采面采煤机割煤及液压支架移架产尘难以控制的难题,根据喷雾引射除尘机理、采煤机及液压支架结构、产尘特点,对综采面架间喷雾引射除尘技术进行研究;在12种空心和实心锥形喷雾场喷嘴中,实验选定综合雾化性能(包含雾化角、有效射程及雾滴粒径)最优的喷嘴。研究结果表明:最佳喷雾压力为8 MPa,在该压力下,架间喷雾引射除尘技术形成的喷雾场可基本完全覆盖煤壁至液压支架立柱的空间区域,总吸风量为22.03 m3/min,可有效吸入人行道处的含尘气流;相对采取原有除尘措施,综采面全尘和呼尘的降尘率平均值分别提高26.2%和27.3%,移架工处全尘和呼尘的降尘率分别提高30.6%和31.9%。     

水平和下旋气流对初始气溶胶运动的影响

该文考虑液滴的碰撞和破碎以及水平和下旋气流的影响,采用离散相模型对空中释放的气溶胶云团在开放空间中的气液两相流流场进行仿真,获得气溶胶颗粒群的运动规律,并进行了实验验证。由仿真模拟和实验可知,在水平和下旋气流速度均较小(小于1 m/s)、喷射角度大于30°、初始粒径为100μm、喷射速度约为80 m/s时,释放形成的气溶胶颗粒在短时间内可沉降至地面附近;当水平气流速度增大至3 m/s时,同样条件下释放的气溶胶颗粒更容易在空气中悬浮,不易沉降至地面。在上述两种情况下,喷射角度和下旋气流速度越大,气溶胶颗粒越容易沉降至地面附近。     

湿法电除尘器内喷雾过程雾滴运动特点数值分析

湿法电除尘器运行时,其雾化液滴的运动情况直接影响颗粒物的脱除效率,通过CPFD方法计算了卧式湿法电除尘器入口风速为1 m/s、2 m/s、3.5 m/s时的喷雾过程,研究了液滴运动形态、雾滴浓度分布、速度分布等。发现不同入口烟气速度时雾化液滴在气流出口位置均出现不同程度回流,以及形成的雾滴"空白"区域也存在差异。研究结果为卧式湿法电除尘的优化研究提供有价值的信息。     

表面活性剂的强化喷雾降尘实验

利用自行设计制作的喷雾降尘实验装置,针对粒径小于75μm范围的煤尘,通过回归分析方法研究了SDS、SDBS、OP乳化剂和Tween60等4种表面活性剂及其质量浓度的喷雾降尘效果.实验结果表明,表面活性剂种类及其质量浓度对降尘效果影响很大,实验所用4种表面活性剂降尘均优于纯水效果,尤其是OP乳化剂溶液降尘效率比纯水降尘效率高22.9%.研究成果对完善煤尘喷雾沉降理论,提高煤矿井下喷雾降尘效果提供技术支撑.     

香烟烟雾下高压微静电强电介质过滤性能

以香烟烟雾为尘源,测试了颗粒污染物不同粒径分布时高分子聚合物强场电介质过滤材料的过滤效率、压力降、臭氧(O_3)产生量,以及组合过滤器的过滤效率随迎面风速的变化。结果表明:过滤效率随迎面风速的增大呈先增大后减小的趋势,峰值在风速1.0m/s左右,此时粒径大于0.5μm颗粒物的过滤效率超过65%;迎面风速越大,压力降也越大;O_3最大发生量为0.03 mg/m3,小于GB 3095—2012限值。在风速约为0.85m/s时,对于粒径≥1.0μm的颗粒物,组合过滤器的过滤效率最大,为99.31%。参照欧盟关于过滤器分级的标准,高分子聚合物强场电介质材料可替代部分传统中效过滤器。     

航空转笼喷头转速及雾化性能试验

为了使转笼喷头的雾滴粒径与作业要求更好地契合,进一步提高雾滴的沉积特性、提升防治效率,研究了影响作业性能的关键因素,包括转笼转速和雾化性能(雾滴粒径分布).在高速风洞中建立转笼喷头转速测量系统,获取不同风速、桨叶安装角度和桨叶长度条件下的叶片式转笼喷头转速数据,进而分析各因素对转笼喷头转速的影响规律;建立电驱动转笼喷头雾滴粒径试验系统,测量了2种电动式转笼喷头CYD-1和CYD-2在不同转笼转速、喷雾流量条件下的雾滴粒径,利用SPSS软件分析转笼转速、喷雾流量和转笼直径对雾滴粒径的影响规律,并根据试验结果建立回归模型.结果表明:转笼转速随着风速增大而增大,随着桨叶角度的增大而减小,随着桨叶长度的增大而增大,且2种叶片式转笼喷头转速在100～11 000 r·min~(-1)均有分布;对转笼喷头雾滴粒径的影响由大到小为转笼转速、喷雾流量、转笼直径;得到了多元线性回归方程,比较拟合曲线与实际数据的差异,验证了转笼喷头雾滴粒径多元线性回归模型的可行性.     

一种涡流除雾器的实验与数值模拟研究

为了解决火电厂使用的折流板除雾器对小粒径雾滴脱除效果差的问题,提出一种新型的涡流除雾器,通过在除雾器中产生涡来使流场复杂,从而增加对小粒径雾滴的脱除效果。通过数值模拟方法研究涡流除雾器和折流板除雾器,并且通过实验对数值模拟进行验证。研究结果表明:当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器的总除雾效率比折流板除雾器的总除雾效率大10.8%~29.8%;当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器对于20μm雾滴的除雾效率便能达到90%以上;涡流除雾器对小粒径雾滴的脱除效果比折流板除雾器好,如当粒径为10μm时,涡流除雾器的效率比折流板除雾器大17.8%~18.2%;涡流除雾器的压降要比折流板除雾器大,当流速为3 m/s时,差值为193 Pa,而后差值随着流速的增大而增大。     

基于高速风洞的3种航空喷头雾化效果评价分析

通过高速风洞测试系统,模拟飞行时产生的高速气流,开展了气流大小和喷头结构参数对雾滴粒径及其分布的影响研究.研究结果表明:在喷头型号一定的情况下,3种航空喷头产生的雾滴粒径都随着风速的增大而减小;在喷雾压力一定、同一风速条件下,雾滴粒径均随着孔径的增大而增大;风洞条件下,3种航空喷头的雾滴谱相对宽度均较小,表明雾滴分布较均匀;空拖CP-03喷头结构多样,可以灵活调节流量,用于不同条件的农药喷洒作业;相比其他喷头,GP-81A喷头流量大,雾滴粒径较大,应结合飞机作业参数进一步优化喷头结构,以实现低量喷雾,减少农药浪费;直升机旋流喷头结构单一,需要根据直升机喷雾特点对雾化装置做进一步优化改进.