煤礦火災(zāi)嚴(yán)重影響著礦井的安全生產(chǎn),造成巨大的經(jīng)濟損失。針對這一問題,提出了由二氧化碳?xì)怏w制備干冰顆粒,并與液氮混合制成深冷漿液滅火材料。通過理論、實驗、模擬對深冷漿液中干冰顆粒的制備及深冷漿液的輸送過程進行了研究。首先通過對二氧化碳的相態(tài)與流動過程中相關(guān)物理性質(zhì)的研究,得到了二氧化碳凝華的條件與在管道中流動過程的參數(shù),并且建立了二氧化碳凝華過程的源項、凝華速度與相間的熱量傳遞模型。然后通過深冷流體混合實驗,測定管道中溫度的分布,確定了干冰顆粒生成位置范圍,并觀測干冰顆粒生成現(xiàn)象。其次通過Fluent軟件,對不同入口角度管道形式及不同速度進行數(shù)值模擬分析,最終通過混合后管道中的溫度場及壓力場確定了管道中干冰顆粒的生成區(qū)域,管道入口角度為90°及低溫氮氣速度最大的情況下,干冰顆粒的生成區(qū)域靠前,越有利于干冰顆粒的生成。最后采用Fluent模擬軟件,研究干冰顆粒在管道中的流動特性,得到了管道中干冰顆粒的濃度、粒徑變化情況。通過對深冷漿液在管道中輸送壓力損失的影響因素進行研究,最終得到了漿液初始速度、干冰顆粒體積分?jǐn)?shù)及干冰顆粒粒徑在管道輸送過程中壓力損失的影響。本研究對深冷漿液滅火技術(shù)發(fā)展奠定... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 二氧化碳低溫凝華研究現(xiàn)狀
        1.2.2 漿液輸送研究現(xiàn)狀
        1.2.3 深冷漿液研究現(xiàn)狀
        1.2.4 存在的問題
    1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 二氧化碳性質(zhì)及凝華理論研究
    2.1 二氧化碳的相態(tài)及物理性質(zhì)
        2.1.1 二氧化碳的相態(tài)
        2.1.2 二氧化碳的物理性質(zhì)
        2.1.3 二氧化碳固體飽和蒸汽壓
    2.2 干冰顆粒生成原理分析
        2.2.1 二氧化碳的源項分析
        2.2.2 二氧化碳的凝華速率及熱量傳遞
    2.3 本章小結(jié)
3 低溫氮氣與二氧化碳管道混合凝華區(qū)域研究
    3.1 低溫氣體混合的數(shù)值模擬
        3.1.1 數(shù)學(xué)模型
        3.1.2 物理模型
        3.1.3 網(wǎng)格劃分及求解設(shè)置
    3.2 不同入口角度管道形式對凝華區(qū)域的影響研究
        3.2.1 管道中壓力場的特性研究
        3.2.2 管道中速度場的特性研究
        3.2.3 管道中溫度場的特性研究
        3.2.4 管道中物理場對凝華區(qū)域的影響
    3.3 不同入口速度的流動特性研究
        3.3.1 管道中壓力場的特性研究
        3.3.2 管道中速度場的特性研究
        3.3.3 管道中溫度場的特性研究
        3.3.4 管道中物理場對凝華區(qū)域的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 干冰顆粒的生成及流動特性研究
    4.1 干冰顆粒的生成研究
        4.1.1 實驗設(shè)計思路
        4.1.2 實驗設(shè)備概況
        4.1.3 溫度測量系統(tǒng)
        4.1.4 實驗步驟
        4.1.5 實驗結(jié)果
    4.2 干冰顆粒的流動特性研究
        4.2.1 物理模型及網(wǎng)格劃分
        4.2.2 求解設(shè)置
        4.2.3 計算結(jié)果
        4.2.4 低溫流體中干冰顆粒的流動特性
    4.3 本章小結(jié)
5 深冷漿液管道輸送的壓力損失研究
    5.1 管道壓力損失
        5.1.1 模擬工況概述
        5.1.2 管道輸送壓力損失影響因素
        5.1.3 臨界流速求解
    5.2 深冷漿液的輸送數(shù)值模擬
        5.2.1 模擬軟件介紹及控制方程
        5.2.2 物理模型的建立
        5.2.3 網(wǎng)格劃分與邊界條件的設(shè)定
        5.2.4 求解設(shè)置
    5.3 管道壓力損失模擬結(jié)果與分析
        5.3.1 初始流速對管道壓力損失的影響
        5.3.2 固相顆粒體積分?jǐn)?shù)對管道壓力損失的影響
        5.3.3 固相顆粒粒徑對壓力損失的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[8]基于CFD的旋塞閥流動特性研究[D]. 龔座平.西華大學(xué) 2015
[9]基于低溫凝華法的二氧化碳捕集技術(shù)理論與實驗研究[D]. 袁靈成.浙江大學(xué) 2015
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本文編號：3043979