根據(jù)我國(guó)的國(guó)情發(fā)展,在未來很長(zhǎng)的一段時(shí)間里面,煤炭都將作為我國(guó)的主要能源,同時(shí)煤炭的開采量也會(huì)逐年增加。在煤炭開采的過程中,常常伴有火災(zāi)、爆炸等事故的發(fā)生,而煤塵恰恰是發(fā)生各類觸目驚心事故的原因所在。煤塵不僅會(huì)給礦工帶來塵肺病,而且會(huì)導(dǎo)致爆炸和火災(zāi)的發(fā)生,導(dǎo)致重大事故,甚至是特大事故的發(fā)生,給采礦工作人員、煤炭相關(guān)企業(yè)和國(guó)家?guī)砭薮蟮膫蛽p失。在上世紀(jì)50年代時(shí)國(guó)內(nèi)外的學(xué)者就提出了泡沫除塵技術(shù),對(duì)煤塵的預(yù)防和控制做出了重要貢獻(xiàn),但在應(yīng)用過程中還存在一些不足。利用泡沫溶膠進(jìn)行除塵是對(duì)泡沫除塵技術(shù)的進(jìn)一步改善,論文對(duì)泡沫溶膠抑制煤塵的特性進(jìn)行研究分析。論文從三個(gè)方面對(duì)泡沫溶膠抑制煤塵的特性進(jìn)行分析。第一方面,對(duì)于泡沫溶膠的最佳配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)選取。采用正交試驗(yàn)的方法復(fù)配出表面張力小、粘度大的泡沫溶膠最佳配方。綜合考慮了對(duì)泡沫溶膠溶液的影響因素,決定選用正交試驗(yàn)表L9(34)進(jìn)行四因素三水平兩項(xiàng)考察指標(biāo)的正交試驗(yàn)。試驗(yàn)研究得出,當(dāng)陰離子表面活性劑取1.2g,陽離子表面活性劑取0.8g,附加劑取1.8g,交聯(lián)劑取0.46g時(shí)可得到表面張力小、粘度大的泡沫溶膠溶液最佳配方。第二方面,為研究煤塵與濕潤(rùn)劑之間的濕潤(rùn)特性,分析二者之間的接觸角,特別建立了動(dòng)態(tài)接觸角數(shù)學(xué)模型。采用光學(xué)法液滴分析系統(tǒng)測(cè)出水性泡沫溶液、泡沫溶膠溶液及去離子水三者與煤塵接觸時(shí)對(duì)應(yīng)的接觸角。再運(yùn)用最小二乘法對(duì)測(cè)出的接觸角進(jìn)行分析計(jì)算,通過濕潤(rùn)性因子K值的大小判斷出濕潤(rùn)劑的濕潤(rùn)性強(qiáng)弱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,水性泡沫溶液的濕潤(rùn)性最強(qiáng),其次是泡沫溶膠溶液,去離子水最弱。在上述研究的基礎(chǔ)上,論文在第三方面對(duì)泡沫溶膠制備裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。論文針對(duì)現(xiàn)有的泡沫除塵器的缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)出以空氣壓縮機(jī)作為唯一動(dòng)力源的單動(dòng)力泡沫溶膠制備裝置。對(duì)單動(dòng)力泡沫溶膠制備裝置的實(shí)驗(yàn)表明,在壓力為0.5Mpa,氣體流量為60m~3/h時(shí),理論計(jì)算出通過拉瓦爾噴管的泡沫溶膠流量為9.92m~3/h,在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得泡沫溶膠流量為9.81m~3/h,減少了0.11 m~3/h。此時(shí),產(chǎn)生的泡沫體積為62.01 m~3/h,發(fā)泡倍數(shù)為6.3倍,氣體利用率為87%。
【學(xué)位單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TD714.4
【部分圖文】：

態(tài)接觸角數(shù)學(xué)模型的建立觸角濕過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，通常這個(gè)變化的過程我們可以采用接觸描述。當(dāng)液體與固體表面相接觸時(shí)，在固、液、氣三相互相交界的地方界面的切線與固、液界面之間的夾角為接觸角，接觸角一般用θ表示[45]據(jù)楊氏公式，將接觸角進(jìn)行劃分。當(dāng)θ=0°時(shí)，稱為完全潤(rùn)濕；當(dāng)θ=18不潤(rùn)濕；θ=90°認(rèn)為潤(rùn)濕是與否的分界線。當(dāng) 0°<θ<90°時(shí)，稱為可θ<180°時(shí)，稱為不濕潤(rùn)。對(duì)于同一種液體，它能潤(rùn)濕某些固體的表面，的固體表面就不能將其濕潤(rùn)。同一種固體能夠被某些液體濕潤(rùn)，卻不能濕潤(rùn)。舉一個(gè)常見的簡(jiǎn)單例子，水可以濕潤(rùn)大理石和玻璃等固體的表面不可以潤(rùn)濕大理石和玻璃等；水不能夠潤(rùn)濕石蠟，而在水中添加某些活潤(rùn)濕石蠟。圖 3.1 所示為液體在固體表面的濕潤(rùn)圖，接觸角θ如圖所示。接觸時(shí)，如圖所示濕潤(rùn)劑會(huì)向兩邊進(jìn)行擴(kuò)散，并向下進(jìn)行滲透。

ee000 0 為初始接觸角，單位°；e 為平衡接觸角，單位°；t 為濕潤(rùn)劑與煤塵的接觸時(shí)間，單位 s；K 為接觸角變化常數(shù)，是一個(gè)常數(shù)，也稱濕潤(rùn)性因子。角的測(cè)定塵表面與濕潤(rùn)劑進(jìn)行研究時(shí)，不僅要研究靜態(tài)時(shí)的濕潤(rùn)性能，變化。德國(guó)的一家名為 krüss 的公司，設(shè)計(jì)出一臺(tái)接觸角測(cè)量滴形態(tài)分析系統(tǒng)，不僅可以實(shí)時(shí)對(duì)接觸角進(jìn)行拍攝，還可以進(jìn)任意時(shí)刻的接觸角，并對(duì)測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理。因此，本s 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn) DSA100 型光學(xué)法液滴形態(tài)分析系統(tǒng)和臺(tái)式粉定，測(cè)定系統(tǒng)如圖 3.2 所示。

的固體表面之間的距離，調(diào)整好角度和距離后，按壓注射器，將濕潤(rùn)劑與理想固體表面進(jìn)行接觸，利用測(cè)量?jī)x內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍照及錄像，然后測(cè)量?jī)x中的程序直接讀取接觸角的數(shù)值，之后從監(jiān)視器屏幕上獲取想要的接觸角相關(guān)信息。實(shí)驗(yàn)步驟與方法：1.樣品制備。用蘸有無水酒精的棉布對(duì)臺(tái)式粉末壓片機(jī)進(jìn)行擦洗，用電子天平取實(shí)驗(yàn)煤樣 200mg，將煤樣放入加片模具中進(jìn)行加壓，壓力大致為 10-20MPa，保持十秒左右，之后就會(huì)形成圓柱體試片，將壓片磨具取下就得到了表面光滑干凈的煤片。2.接觸角測(cè)定。將壓制好的煤片放置在 DSA100 的測(cè)量臺(tái)上，在注射器內(nèi)加入待測(cè)液體，即濕潤(rùn)劑。通過監(jiān)視器調(diào)整好注射器針頭的位置與角度，點(diǎn)擊鼠標(biāo)調(diào)節(jié)儀器針頭的位置以及距離樣品煤片的高度，調(diào)整好之后點(diǎn)擊屏幕上的的錄像按鍵，開始錄像。同時(shí)按壓注射器滴下液滴，通過顯示器觀察接觸角變化過程。當(dāng)接觸角不再發(fā)生變化，停止錄像。從已保存的錄像中選取任意時(shí)間點(diǎn)，便可得到該時(shí)刻下的接觸角圖像。利用測(cè)量?jī)x的內(nèi)部程序?qū)D像進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，便可在接觸角圖像上看到接觸角的具體數(shù)值。經(jīng)過對(duì)接觸角的測(cè)定，以及對(duì)接觸角圖像的簡(jiǎn)單處理，得到下圖 3.3。水性泡沫溶液、泡沫溶膠溶液、去離子水這三種濕潤(rùn)劑與煤塵表面接觸時(shí)，接觸角隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化值如圖所示。
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本文編號(hào)：2878938