本文關(guān)鍵詞：礦用除塵泡沫高效抑塵噴射工藝研究

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【摘要】：目前煤礦井下泡沫除塵技術(shù)所采用的噴射工藝較為粗放,其體現(xiàn)于:泡沫噴射流型不合理,導致泡沫利用率較低,部分泡沫無法與粉塵相互作用;泡沫噴頭設計粗糙,缺乏依據(jù)和針對性,致使泡沫霧化破碎嚴重,泡沫流場連續(xù)性不高。本文在前期現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上,針對掘進作業(yè)中廣泛使用的縱軸式掘進機的產(chǎn)塵特點以及目前所使用的泡沫噴射流型,提出了更為高效的泡沫抑塵噴射流型——環(huán)形泡沫流場,并針對該流型提出了新型泡沫噴頭的設計方案。通過對掘進機炮頭結(jié)構(gòu)的研究與理論計算相結(jié)合,確定了泡沫噴頭的設計思路和設計標準。通過數(shù)值模擬分析比較與實驗印證相結(jié)合的研究方式最終確定了泡沫噴頭的理想結(jié)構(gòu)及尺寸。從微觀層面分析了采掘作業(yè)粉塵的產(chǎn)生及運移特性,闡釋了井下相對封閉作業(yè)空間內(nèi)粉塵宏觀分布規(guī)律的內(nèi)在原因,指出并說明了近塵源粉塵治理技術(shù)的必要性和優(yōu)越性。以比較的方式說明了泡沫除塵技術(shù)相對于水霧除塵的優(yōu)勢,詳細闡述了泡沫除塵技術(shù)的捕塵和抑塵機理。闡釋了粉塵的運移特性與泡沫捕塵機理二者對降塵效果的相互增益作用。對現(xiàn)場掘進機的使用情況進行了調(diào)研,對縱軸式掘進機的產(chǎn)塵特征進行了分析,探討了目前所使用的泡沫噴射流型存在的不足,在此基礎(chǔ)上提出了環(huán)形封閉泡沫流型理念。針對該理念提出了3種新型弧面泡沫噴頭的外型設計方案,并結(jié)合泡沫的流動特性對3種泡沫噴頭的設計可行性進行了分析,最終選擇對外導流型弧面泡沫噴頭進行設計。使用Fluent軟件中的VOF模型對泡沫流場進行了數(shù)值模擬,分析了弧面泡沫噴頭主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對泡沫流場形態(tài)的影響,通過正交分析對模擬結(jié)果進行了定量統(tǒng)計分析,明確了影響弧面泡沫流場形態(tài)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)并確定了弧面泡沫噴頭的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。在泡沫噴頭性能實驗系統(tǒng)下對弧面泡沫噴頭進行了實驗,設計了前期可調(diào)節(jié)式弧面泡沫噴頭及支架,實驗測定并繪制了泡沫擴展角和連續(xù)段長度與導流沖擊角和導流體長度的變化曲線,印證了數(shù)值模擬結(jié)果的準確性,并最終確定了弧面泡沫噴頭的加工尺寸最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為導流體曲率半徑510mm,導流體長41mm,導流沖擊角26.3°,導流體寬30.7mm,泡沫噴頭口徑為12mm。設計了泡沫噴頭的流量分布測試實驗系統(tǒng),測試結(jié)果表明,較于平扇和實心錐噴頭,弧面泡沫噴頭的導流方式能有效分散泡沫在流場塑型階段所受的沖擊力,并減少泡沫霧化損失。設計適用于作業(yè)現(xiàn)場的分體和一體式環(huán)形支架,通過球接頭和法蘭結(jié)構(gòu)相結(jié)合,實現(xiàn)了泡沫噴頭安裝角度的調(diào)節(jié),進一步提高了環(huán)形抑塵噴射工藝的抑塵效果;通過在泡沫噴頭四周增設鋼制保護罩體,有效地防止了掘進機作業(yè)過程中由高處垮落的煤巖塊對弧面噴頭的損壞。進行了新型泡沫噴頭的現(xiàn)場實驗,對泡沫除塵系統(tǒng)的安裝方式進行了設計。為了考察新設計的泡沫噴頭的效果,在現(xiàn)場分別安裝了平扇、實心錐和弧面泡沫噴頭,使用個體采樣器對除塵前后呼塵濃度分別進行了測定。測定結(jié)果顯示,凹弧面外導流泡沫噴頭在掘進機司機處的除塵效率達87.2%,在掘進機司機后5m處的除塵效率達88.9%,均高于平扇泡沫噴頭和實心錐泡沫噴頭的除塵效率,該結(jié)果也印證了近塵源除塵方式的顯著效果。
【關(guān)鍵詞】：泡沫除塵 粉塵運移 凹弧面外導流 泡沫流場
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD714.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-19
• 變量注釋表19-22
• 1 緒論22-29
• 1.1 問題的提出22-24
• 1.2 目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀24-27
• 1.3 本文的研究內(nèi)容27-28
• 1.4 本文的技術(shù)路線28-29
• 2 采掘產(chǎn)塵特點與泡沫除塵機理29-43
• 2.1 采掘作業(yè)微觀產(chǎn)塵機理29-30
• 2.2 采掘空間粉塵運移機理30-36
• 2.3 采掘作業(yè)粉塵宏觀分布36-39
• 2.4 泡沫除塵機理39-41
• 2.5 本章小結(jié)41-43
• 3 泡沫噴射流型設計及流場參數(shù)分析計算43-57
• 3.1 泡沫噴射流型設計43-45
• 3.2 泡沫噴頭外型設計及流場參數(shù)初步計算45-55
• 3.3 本章小結(jié)55-57
• 4 弧面泡沫射流噴頭性能模擬比較及結(jié)構(gòu)參數(shù)確定57-73
• 4.1 外導流弧面泡沫射流噴頭性能模擬比較57-66
• 4.2 凹弧面外導流泡沫射流噴頭結(jié)構(gòu)尺寸設計66-72
• 4.3 本章小結(jié)72-73
• 5 凹弧面外導流泡沫射流噴頭性能實驗研究73-91
• 5.1 實驗裝置73-75
• 5.2 凹弧面外導流泡沫噴頭流場參數(shù)實驗研究75-85
• 5.3 凹弧面外導流泡沫噴頭現(xiàn)場應用效果85-89
• 5.4 本章小結(jié)89-91
• 6 結(jié)論91-93
• 6.1 主要結(jié)論91-92
• 6.2 創(chuàng)新點92
• 6.3 展望92-93
• 參考文獻93-98
• 作者簡歷98-100
• 學位論文數(shù)據(jù)集100

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 任萬興;煤礦井下泡沫除塵理論與技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學;2009年

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本文編號：874828