本文關(guān)鍵詞： 礦塵 泡沫除塵機(jī)理 弧扇射流 噴嘴性能 附壁風(fēng)筒　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：現(xiàn)有泡沫除塵技術(shù)的泡沫噴射工藝較為粗放，噴射裝備較為粗糙，造成泡沫浪費(fèi)嚴(yán)重，這不僅從一定程度上推高了應(yīng)用成本，影響除塵效果，還對作業(yè)環(huán)境產(chǎn)生一定影響。本文在現(xiàn)有泡沫除塵技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合泡沫除塵機(jī)理及我國采掘機(jī)械客觀實際，提出了弧扇泡沫射流構(gòu)想，并采用理論分析、數(shù)值模擬、實驗室實驗，現(xiàn)場工業(yè)性試驗等方法，分析了弧扇泡沫射流形成機(jī)理及發(fā)展過程，研制了包含弧扇泡沫噴嘴和可調(diào)式噴嘴安裝支架的弧扇泡沫高效噴射裝置，探討了風(fēng)流場對弧扇泡沫射流的影響及其弱化方法，最終形成了以弧扇泡沫高效噴射裝置為核心，以附壁風(fēng)筒為重要組成的弧扇泡沫高效除塵技術(shù)。 基于高速攝像技術(shù)研究了粉塵與泡沫的耦合作用過程，根據(jù)表面物理化學(xué)等有關(guān)理論，系統(tǒng)分析了泡沫除塵機(jī)理。研究表明，泡沫薄膜是攔截粉塵的物理屏障，泡沫薄膜的變形、破裂、振動是其緩解粉塵撞擊的主要方式。泡沫除塵包括塵泡接觸（碰撞——破裂——碰撞）、塵泡黏附、塵泡黏附體沉降三個過程，泡沫與粉塵的接觸效率、黏附效率和沉降效率是決定泡沫除塵效果的關(guān)鍵，而接觸效率是最為重要的。研究認(rèn)為當(dāng)前泡沫除塵技術(shù)的關(guān)鍵之一是改善泡沫噴射狀態(tài)，提高塵泡接觸效率，，以實現(xiàn)泡沫高效利用，提升泡沫除塵效果。 對煤礦采掘設(shè)備進(jìn)行了調(diào)研，對采掘機(jī)械產(chǎn)塵特征進(jìn)行了分析，提出了適于高效泡沫除塵的最優(yōu)噴射流型優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)。以縱軸式采掘機(jī)械為應(yīng)用背景，對實心錐、平扇、弧扇三種噴射流型進(jìn)行理論對比，結(jié)果表明弧扇泡沫射流可在同樣包裹塵源的狀態(tài)下明顯降低泡沫用量�；诜桥ｎD流體力學(xué)等相關(guān)理論和噴嘴制造實踐，提出了弧扇射流的形成方案，對弧扇噴嘴關(guān)鍵尺寸進(jìn)行了初步設(shè)計。分析了弧扇泡沫射流的形成及發(fā)展過程，建立了弧扇泡沫射流軸心速度與壓力的無量綱公式，闡述了弧扇泡沫射流特征。 設(shè)計并構(gòu)建了高效泡沫除塵技術(shù)開發(fā)實驗平臺，并基于該平臺，實驗分析了噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對弧扇泡沫射流包裹性能的影響。根據(jù)實驗結(jié)果，分析了噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸的確認(rèn)方法；對噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計了整流翼結(jié)構(gòu)以消除翼流現(xiàn)象，設(shè)計了可調(diào)式噴嘴安裝支架，以改變噴射角度不可調(diào)節(jié)的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了泡沫射流對目標(biāo)靶點(diǎn)的精確打擊。此外，實驗分析了工況與產(chǎn)泡性能之間的關(guān)系，得出了噴嘴的最優(yōu)工況范圍。 通過數(shù)值模擬研究了風(fēng)流場對弧扇泡沫射流的影響，證明了風(fēng)流場可明顯改變泡沫射流運(yùn)移軌跡，并通過實驗驗證了模擬結(jié)果。提出了通過“風(fēng)量不變、改變風(fēng)速分布”的方法來緩解風(fēng)流場的影響，并設(shè)計了一種附壁風(fēng)筒。數(shù)值模擬和實驗研究均表明，附壁風(fēng)筒可在一定程度上緩解風(fēng)流場對弧扇泡沫射流的影響。 在付村礦3下412掘進(jìn)工作面進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，結(jié)果表明：弧扇泡沫高效除塵技術(shù)對全塵和呼塵的除塵效率分別達(dá)到92.6%和92.5%，有效地降低了井下采掘工作面的粉塵濃度，取得顯著的防塵效果。其全塵除塵效率在平扇噴嘴和實心錐噴嘴基礎(chǔ)上分別提高了5.6%和10.4%，呼塵除塵效率在平扇噴嘴和實心錐噴嘴基礎(chǔ)上分別提高了5.6%和11.7%。使用附壁風(fēng)筒后，無論采用弧扇、平扇還是實心錐噴嘴，泡沫除塵效率普遍小幅提高，平均增幅2.7%。試驗結(jié)果證明了弧扇泡沫射流高效除塵技術(shù)可實現(xiàn)泡沫的高效利用，在消耗相同泡沫的情況下有效提高了泡沫除塵效率。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD714.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1477799