煤矿喷雾降尘雾化机理及仿真研究

发布时间：2017-04-30 01:07

  本文关键词：煤矿喷雾降尘雾化机理及仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：喷嘴是一种广泛用于机械动力工程领域与煤矿开采工程中的关键部件,它一直向着高性能的喷雾趋势发展。在煤矿湿式除尘中为了达到高效、经济的降尘效果，，有学者专门从煤矿喷嘴的工作参数和结构参数上对煤矿喷嘴的雾化性能做了前期的研究。本文在此基础上考虑喷嘴气穴等影响因素，对煤矿喷雾降尘中雾化喷嘴的内外流场进行仿真研究和试验。 本文首先从喷嘴雾化的机理对液体的雾化过程进行了本质的研究，揭示出雾化是在内外作用力的作用下导致液体的碎裂这一事实。其次,以压力旋流雾化喷嘴为研究对象，对其内部流体的运动情况进行了仿真研究，并对其内部流体的运动规律进行了探究，得出了煤矿喷嘴的工作压力以及口径大小对喷嘴雾化的影响情况，由此用于指导煤矿喷嘴的合理运用。 此外，为了多角度、全方位探索高效的煤矿喷嘴喷雾情况，本文还从减小喷嘴口气穴现象和液体雾化气液两相流场方面做了研究，通过对K系数喷嘴进行仿真研究得出K系数喷嘴能有效的抑制喷嘴口气穴现象的发生，从而在很大程度上提高了喷嘴喷雾的效率。通过对喷嘴外流场气液两相流动的仿真研究，得出了在喷嘴2Mpa的入口压力下的最佳捕尘位置和雾滴粒径的变化情况。 最后，在大同燕子山煤矿试验平台上进行了水雾实验，对仿真研究的结果进行了验证，并对实验结果进行了分析。
【关键词】：喷雾降尘 喷嘴 气穴现象 液体雾化 CFD
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 主要符号表10-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 煤矿喷雾降尘理论及技术的国内外现状及发展13-15
• 1.2.1 国内研究现状及发展13-14
• 1.2.2 国外研究现状及发展14-15
• 1.3 喷嘴喷雾技术研究现状和发展动态15-22
• 1.3.1 理论研究15-17
• 1.3.2 数值模拟研究17-19
• 1.3.3 实验研究19-22
• 1.4 课题理论意义和研究目的22
• 1.5 主要研究内容22-24
• 2 喷嘴雾化机理24-36
• 2.1 液体碎裂过程24-29
• 2.1.1 喷雾的影响因素24-26
• 2.1.2 静态液滴的形成26
• 2.1.3 液滴的碎裂理论26-29
• 2.2 圆射流机理29-32
• 2.2.1 圆射流碎裂的概述29
• 2.2.2 表面波模式29-30
• 2.2.3 不稳定性分析30-32
• 2.3 液膜射流机理32-34
• 2.3.1 液膜射流碎裂的概述32
• 2.3.2 平面液膜射流理论及其不稳定性分析32-33
• 2.3.3 扇形液膜射流理论33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 3 基于 CFD 的雾化喷嘴数值模拟研究36-62
• 3.1 煤矿喷雾降尘系统中常用的喷嘴36-37
• 3.2 喷嘴内流场仿真研究37-50
• 3.2.1 fluent 软件介绍以及 CFD 理论38-42
• 3.2.2 喷嘴内流场主要结构尺寸及喷雾流动数学模型42-44
• 3.2.3 CFD 建模及网格划分44-45
• 3.2.4 数值求解45
• 3.2.5 模拟结果及其分析45-49
• 3.2.6 结论49-50
• 3.3 结构优化后的喷嘴内气穴现象的仿真研究50-60
• 3.3.1 影响喷嘴雾化以及煤矿降尘效果的因素50-51
• 3.3.2 喷嘴雾化粒度指标的确定以及改善喷嘴雾化的途径51
• 3.3.3 喷嘴气穴现象的研究背景51-52
• 3.3.4 计算方法和模型52
• 3.3.5 理论计算方程52-53
• 3.3.6 喷嘴结构图及内部流体的 CFD 建模及网格划分53-54
• 3.3.7 数值求解及其计算结果分析54-60
• 3.3.8 结论60
• 3.4 本章小结60-62
• 4 喷雾系统模拟巷道气液两相流流场仿真62-70
• 4.1 问题的提出62-63
• 4.2 建立喷雾数学模型63-65
• 4.2.1 连续相数学模型63-64
• 4.2.2 离散相数学模型64-65
• 4.3 模型网格划分65
• 4.4 边界条件和初始条件设置65-66
• 4.5 数值计算结果与分析66-68
• 4.5.1 模拟喷嘴喷雾结果及分析66-67
• 4.5.2 液滴粒径分布情况数值模拟结果及数据分析67-68
• 4.6 结论68
• 4.7 本章小结68-70
• 5 喷嘴雾化实验研究及其结果分析70-79
• 5.1 雾化喷嘴喷雾的实验研究70-74
• 5.1.1 喷嘴喷雾粒度的测量方法70-71
• 5.1.2 实验系统台的搭建71-74
• 5.2 喷雾方案与实验步骤的拟定74
• 5.3 实验结果及其数据分析74-77
• 5.3.1 实验喷嘴雾化空间粒径分布74-76
• 5.3.2 不同入口压力下，雾化喷嘴喷雾的粒径分布76-77
• 5.4 分析实验结果所得结论77-78
• 5.5 本章小结78-79
• 6 结论及展望79-81
• 6.1 论文总结79-80
• 6.2 工作展望80-81
• 参考文献81-86
• 攻读硕士学位期间所取得的研究成果86-87
• 致谢87-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：335950