采煤工作面沿程粉尘分布规律及采煤机外喷雾效果研究

发布时间：2021-07-25 22:21

　　煤炭生产过程中,粉尘产生于各个环节和工序,其中,采煤工作面的产尘量最高,高达2500～3000mg/m3,而采煤机截割产尘就占60%左右,这些粉尘严重影响了矿井安全生产和作业人员的健康。由于对粉尘分布规律不清晰,使得降尘设备的设计和布置不能达到最佳降尘效率。除此之外,我国现有的喷雾降尘方法和降尘设备普遍存在降尘效率低的问题,其主要原因是喷雾参数设计的不尽合理,使得喷出的雾流不能根据实际的产尘情况而分布,从而影响了喷雾降尘的效果。为了解决上述问题,本文根据悬浮式气固两相流理论和截割粉尘成因理论,建立了采煤工作面沿程粉尘浓度数学模型,并利用流体仿真软件FLUENT中的离散相模型,对沿程粉尘分布进行了模拟,明确了采煤机割煤时沿程粉尘分布规律。与此同时,本文还以喷雾降尘机理和喷雾降尘效果影响因素的研究为基础,利用FLUENT软件对滚筒采煤机外喷雾进行了喷雾数值模拟,得到了不同的喷雾参数对雾粒直径,速度和浓度分布的影响。为了更准确地得出外喷雾参数和降尘效率的关系,在此还建立了滚筒采煤机外喷雾降尘的数学模型,并在该模型的基础上以降尘效率最高为目标,利用MATLAB遗传算法工具箱对喷雾参数进行了优化... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 课题的研究意义
    1.2 国内外矿井防、降尘技术研究现状
        1.2.1 国内外粉尘防治技术的研究
        1.2.2 喷雾降尘技术的研究现状
    1.3 课题研究的主要内容
2 粉尘运移及喷嘴雾化的理论研究
    2.1 粉尘运移的理论分析
        2.1.1 粉尘的粒度及粒度分布
        2.1.2 气固两相流理论
        2.1.3 不同粒径粉尘的运动及扩散
    2.2 喷雾机理及雾化性能的表征
        2.2.1 喷雾
        2.2.2 喷嘴雾化性能指标
3 采煤工作面粉尘浓度分布数值模拟
    3.1 采煤工作面沿程粉尘浓度数学模型的建立
    3.2 沿程粉尘分布数值模拟
        3.2.1 FLUENT软件介绍
        3.2.2 几何模型的简化与建立
        3.2.3 沿程粉尘分布模拟及规律分析
    3.3 本章小结
4 采煤机外喷雾数值模拟及喷雾降尘效率研究
    4.1 喷嘴的选择及排布
        4.1.1 喷嘴的选择
        4.1.2 喷嘴排布规则假设
    4.2 滚筒采煤机外喷雾雾化特性仿真研究
        4.2.1 采煤机外喷雾CFD仿真的实现
        4.2.2 仿真结果的分析
    4.3 滚筒采煤机外喷雾降尘数学模型的建立
        4.3.1 各机理下的降尘效率
        4.3.2 粉尘捕集影响因素的确定
        4.3.3 数学模型的建立
    4.4 喷雾降尘效率影响因素分析
        4.4.1 喷雾压力p和降尘效率的关系
        4.4.2 雾化角度a和降尘效率的关系
        4.4.3 喷嘴的出口直径d和降尘效率的关系
        4.4.4 喷雾作用区的长度l和降尘效率的关系
    4.5 本章小结
5 滚筒采煤机外喷雾参数优化设计
    5.1 目标函数的建立
    5.2 约束条件的确定
    5.3 优化方法的选择及实现
    5.4 优化实例及结果分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]卫生部通报2010年职业病防治工作情况和2011年重点工作[J]. 欧文.  安全与健康. 2011(13)
[2]综采工作面粉尘分布规律的实验研究[J]. 时训先,蒋仲安,周姝嫣,蔡卫.  煤炭学报. 2008(10)
[3]高压喷雾除尘技术及其应用[J]. 曹绍龙.  陕西煤炭. 2008(01)
[4]综采工作面粉尘运动规律的数值模拟[J]. 刘毅,蒋仲安,蔡卫,周凤增,郭达,刘宝东.  北京科技大学学报. 2007(04)
[5]泡沫除尘技术及其在掘进工作面的应用[J]. 赵鹏飞,蒋仲安,甄增林,韩晓峰.  煤炭科学技术. 2006(12)
[6]新型细水雾灭火喷嘴的仿真及试验[J]. 邓东,周华,杨华勇.  机械工程学报. 2006(12)
[7]喷雾降尘效率的研究与分析[J]. 马素平,寇子明.  太原理工大学学报. 2006(03)
[8]综采工作面粉尘浓度分布的现场实测与数值模拟[J]. 刘毅,蒋仲安,蔡卫,周凤增,郭达,刘保东.  煤炭科学技术. 2006(04)
[9]喷雾降尘机理的研究[J]. 马素平,寇子明.  煤炭学报. 2005(03)
[10]煤矿综采工作面防尘技术研究现状及趋势[J]. 时训先,蒋仲安,褚燕燕.  中国安全生产科学技术. 2005(01)

硕士论文
[1]综采工作面喷雾降尘机理及高效降尘喷嘴改进研究[D]. 吴琼.辽宁工程技术大学 2007



本文编号：3302888