【摘要】：噴嘴是噴霧降塵系統(tǒng)中的關鍵元器件,其霧化能力直接影響到實際的降塵效果。本文以礦用旋芯式壓力噴嘴為例,開展了噴嘴結構—霧化機理—霧場參數(shù)—降塵效果體系研究。在噴嘴內(nèi)流場數(shù)值模擬上,利用Fluent軟件模擬2 MPa壓力下噴嘴內(nèi)流場的產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律,總結影響噴霧內(nèi)部流動特性的噴嘴結構參數(shù)。以出口截面的旋流和速度特征為切入點,研究結構參數(shù)對噴嘴內(nèi)部流動特性、出口霧化角以及噴嘴內(nèi)部阻力的影響。模擬結果表明,出口直徑(D2)、旋芯角度(α2)、旋芯位置(l)和過水面積(A)是影響噴嘴霧化效果的主要結構因素。在噴嘴外霧場試驗上,基于PDPA噴霧測試試驗臺設計了噴霧粒度—速度測定實驗,獲得噴嘴外霧場的微觀粒度—速度聯(lián)合分布特性,依照霧滴的動力學特征將噴嘴霧場劃分為五個區(qū)域:混合區(qū)、擴張區(qū)、穩(wěn)定區(qū)、衰減區(qū)和稀薄區(qū)。給出了每個區(qū)域的特點:混合區(qū)的小粒徑霧滴易獲得更大的軸向速度;擴張區(qū)的霧滴速度明顯降低,大粒徑霧滴不斷分裂;穩(wěn)定區(qū)的大粒徑霧滴速度大,霧滴的破碎與碰撞共同作用使霧場的粒度與速度分布趨于一種相對穩(wěn)定狀態(tài);衰減區(qū)的霧滴速度非常小,仍有部分大粒徑霧滴在空氣擾動下繼續(xù)破碎。稀薄區(qū)是噴霧的最外圍,與空氣的速度差基本為0。壓力增大,擴張區(qū)縮短的同時穩(wěn)定區(qū)增加,入口/出口直徑比增大,擴張區(qū)和穩(wěn)定區(qū)提前。利用室內(nèi)降塵試驗初步探索了不同粒度煤塵沉降效率與霧場特性之間的關系,根據(jù)實驗結果,進一步劃分了霧場的降塵區(qū)間,即擴張區(qū)、穩(wěn)定區(qū)和衰減區(qū)為噴霧的有效降塵區(qū)。穩(wěn)定區(qū)為噴霧的最佳降塵區(qū),呼吸性粉塵的最佳降塵區(qū)間在穩(wěn)定區(qū)中后段。根據(jù)南屯煤礦93 下06綜采工作面粉塵的主要來源及特性優(yōu)化了采煤機外噴霧和架間噴霧用噴嘴,依據(jù)噴嘴霧場測試結果匹配噴嘴工作的壓力參數(shù),并結合現(xiàn)場應用檢驗改進后的噴霧降塵系統(tǒng)的降塵效果�，F(xiàn)場實測表明,本文優(yōu)化的噴霧降塵系統(tǒng)具有較好的除塵效果。
【學位授予單位】：山東科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD714.4
【圖文】：

Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ，ＬＶ）。其工作原理為儀器發(fā)射一定頻率的超聲波，當有被測物體逡逑發(fā)生移動時，由于多普勒效應，反射波的頻率會有所不同，將收集的波頻經(jīng)過轉逡逑換計算后則可推斷出被測物體的運動速度，如圖１．１所示。ＬＤＶ是典型的點測量儀逡逑器。逡逑圖１．１邋ＬＤＶ工作原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋ＬＤＶ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑ＰＤＰＡ基于激光干涉技術和Ｌｏｒｅｎｚ－Ｍｉｅ散射光學理論進行定量測量。ＰＤＰＡ包括逡逑入射光學單元、激光器、信號處理器、接收光學單元及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等幾部分［４１］。逡逑ＰＤＰＡ也是依靠運動物體照射光與散射光之間的頻差來獲取速度信息，利用相對位逡逑移來確定物體的粒徑。起初被應用在噴霧測量，后來逐步被應用至噴射火焰及兩逡逑相湍流研究中。雖然與ＬＤＶ相比，ＰＤＰＡ和ＬＤＶ均采用點測量，但ＰＤＰＡ可以利用逡逑測量獲取的數(shù)據(jù)構建二維可視圖像，進而直觀顯示被測顆粒的不同形態(tài)（主要是逡逑顆粒的直徑）。逡逑隨著圖像處理技術與計算機技術的高速發(fā)展，粒子圖像測速技術（ＰＩＶ）逐漸逡逑被應用于噴霧場的研宄中。與上述兩種儀器不同，ＰＩＶ可以測量二維平面速度場，逡逑是典型的面測量儀器。其工作原理如圖１．２所示，發(fā)射激光光束首先進入一組球面逡逑透鏡表面

Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ，ＬＶ）。其工作原理為儀器發(fā)射一定頻率的超聲波，當有被測物體逡逑發(fā)生移動時，由于多普勒效應，反射波的頻率會有所不同，將收集的波頻經(jīng)過轉逡逑換計算后則可推斷出被測物體的運動速度，如圖１．１所示。ＬＤＶ是典型的點測量儀逡逑器。逡逑圖１．１邋ＬＤＶ工作原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋ＬＤＶ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑ＰＤＰＡ基于激光干涉技術和Ｌｏｒｅｎｚ－Ｍｉｅ散射光學理論進行定量測量。ＰＤＰＡ包括逡逑入射光學單元、激光器、信號處理器、接收光學單元及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等幾部分［４１］。逡逑ＰＤＰＡ也是依靠運動物體照射光與散射光之間的頻差來獲取速度信息，利用相對位逡逑移來確定物體的粒徑。起初被應用在噴霧測量，后來逐步被應用至噴射火焰及兩逡逑相湍流研究中。雖然與ＬＤＶ相比，ＰＤＰＡ和ＬＤＶ均采用點測量，但ＰＤＰＡ可以利用逡逑測量獲取的數(shù)據(jù)構建二維可視圖像，進而直觀顯示被測顆粒的不同形態(tài)（主要是逡逑顆粒的直徑）。逡逑隨著圖像處理技術與計算機技術的高速發(fā)展，粒子圖像測速技術（ＰＩＶ）逐漸逡逑被應用于噴霧場的研宄中。與上述兩種儀器不同，ＰＩＶ可以測量二維平面速度場，逡逑是典型的面測量儀器。其工作原理如圖１．２所示，發(fā)射激光光束首先進入一組球面逡逑透鏡表面

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本文編號：2728339