基于粒度速度浓度复合因素的气水喷嘴喷雾降尘实验研究
发布时间：2022-02-15 10:41
近年来,煤炭资源仍然是我国能源消费的主体。煤炭行业不仅为各个行业提供了快速高效发展的可能,也对我国社会发展与经济建设起到了支撑作用。长期以来,粉尘都是煤炭生产过程中难以避免的问题。煤炭生产过程中会产生大量的粉尘,严重危害着井下工作人员的人身安全与生产器械的使用寿命。进行基于激光多普勒干涉技术的复合因素尘雾耦合试验研究,对治理综合机械化采掘工作面粉尘危害,保护井下作业人员的身体健康具有至关重要的作用。因此,本文采用理论分析与实验研究相结合的方法,对气水喷嘴雾场的粒度速度浓度与降尘效率之间的关系做出了研究。理论研究和分析了喷嘴的射流雾化机理、设计并搭建了相位多普勒干涉仪雾化特性实验平台,确立了研究的喷嘴雾化效果指标,设计并进行了激光多普勒雾化特性实验,通过宏观特性实验得出了雾场的有效射程、最大射程雾化角与水压、气压之间的关系;通过微观特性实验得出雾滴粒径沿雾场的轴线方向,随着测点与喷嘴间距离的增大,在径向上,液滴粒径在不同截面的径向上随测点与喷嘴间距离的增大而不断减小,随着水压与气压的不断增大,雾滴粒径会不断减小;相同条件下雾滴的轴向速度远大于径向速度,雾滴的轴向速度占主导地位。在水压不变...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１气水喷嘴结构剖面图??Ｆｉｇ．２．１?Ａｉｒ－ｗａｔｅｒ?ｎｏｚｚｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｅｃｔｉｏｎ??
喷雾降尘的过程是极其复杂的过程，雾滴捕尘的机理有很多，主要分为惯性碰撞捕??集、拦截捕集、静电捕集、布朗扩散捕集、重力捕集、涡流凝结六大部分。雾滴捕集粉??尘的机理如图２．３所示。??１．惯性碰撞；２．拦截捕集３．布朗扩散；４．重力沉降??１．?Ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；?２．?Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｏｒ?ｃａｐｔｕｒｅ?３．?Ｂｒｏｗｎｉａｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；?４．?Ｇｒａｖｉｔｙ?ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ??图２．３雾滴捕集粉尘的机理示意图??Ｆｉｇ．２．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｆｏｇ?ｄｒｏｐ?ｃａｐｔｕｒｅ?ｄｕｓｔ．??（ｉ）惯性碰撞捕集??大颗粒粉尘在空气中处于运动状态时，由于惯性作用的影响，无法绕过运动轨迹上??的液滴而被捕捉，称为液滴的惯性碰撞捕集作用。液滴惯性碰撞捕集粉尘微粒的能力取??决于气流的速度，粉尘移动路线以及液滴自身的捕集能力。液滴惯性碰撞捕集尘粒的效??率如式（２．１７）：??孤立液滴的捕集效率是斯托克斯数心和雷诺数札的函数，对于势流和心＞０．２的??流动，Ｗｏｎｇ和Ｊｏｈｎｓｔｏｎｅ提出捕集效率为｜５６１：??（ｖ?＼２??（２，７）??式⑷？）中，『液滴惯性謝童捕集效率斯托克斯数々智。其中
（ａ）小颗粒?（ｂ）大颗粒??（ａ）?Ｓｍａｌｌ?ｐａｒｔｉ?ｃａｌ?（ｂ）?Ｌａｒｇｅ?ｐａｒｔｉ?ｃａｌ??图３．１不同颗粒粒径的相位差??Ｆｉｇ．３．１?Ｐｈａｓｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??．１．２多谱勒激光干涉仪介绍??本课题使用的数据采集和分析系统为美国Ａｒｔｉｕｍ公司生产的相位多普勒激光，此系统以多普勒效应为基础，可以对雾场中雾滴的尺寸和速度进行测量，通过两测器收集散射光的多普勒相位差和频移，这样就可以得到雾滴的大小和速度，该系自带软件，软件对信息有着更为直观的处理｜６９＿７１１。这个系统主要由：光束发射器和器、信号分析器、自动设备管理系统软件包三部分组成。??（１）光束发射器和接收器??多普勒激光干涉仪的激光是由激光发射器发出的源于单色相千光光源，该系统由发射器及一个接收器构成｜７２１，如图３．２所示。发射器可以发出蓝光和绿光，让发射出交于一点的两束光后，接收器接受雾滴产生的散射光来得到散射光的频率的变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿井下气水喷雾雾化特性及降尘效率理论研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,桂哲,苟尚旭,舒威,谭烜昊. 煤炭学报. 2016(09)
[2]大采高综采面风流-呼尘耦合运移规律CFD数值模拟[J]. 周刚,张琦,白若男,徐茂,张明光. 中国矿业大学学报. 2016(04)
[3]基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响[J]. 周刚,薛娇,程卫民,聂文,王昊. 工程科学学报. 2015(12)
[4]不同变质程度煤尘润湿性差异的13C-NMR特征解析[J]. 周刚,程卫民,徐翠翠,聂文. 煤炭学报. 2015(12)
[5]煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,汤梦,张文,桂哲. 煤炭学报. 2015(09)
[6]煤矿井下高压喷雾雾化特性研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,汤梦,张文,桂哲. 环境工程学报. 2015(09)
[7]诱导气流对转载点雾化特性影响规律的数值模拟与试验[J]. 陈曦,葛少成. 煤炭学报. 2015(03)
[8]煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析[J]. 周刚,聂文,程卫民,王昊. 煤炭学报. 2014(10)
[9]矿用风水雾化器液滴破碎机理及其降尘效率研究[J]. 侯腾彦,高贵军,刘邱祖. 矿山机械. 2014(07)
[10]基于Fluent软件的高压喷雾捕尘技术数值模拟与应用[J]. 陈曦,葛少成. 中国安全科学学报. 2013(08)
博士论文
[1]综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究[D]. 周刚.山东科技大学 2009
[2]多相流颗粒运动特性的激光测试技术研究[D]. 吴学成.浙江大学 2007
[3]纯水液压细水雾灭火系统研究[D]. 范明豪.浙江大学 2003
硕士论文
[1]不同燃料的喷雾特性研究[D]. 郭川.河南科技大学 2013
[2]综采工作面高效喷雾降尘技术研究[D]. 李高峰.西安科技大学 2010
[3]旋流泵内部液固两相流场的计算及PDPA实验研究[D]. 高波.江苏大学 2007
本文编号：3626482
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１气水喷嘴结构剖面图??Ｆｉｇ．２．１?Ａｉｒ－ｗａｔｅｒ?ｎｏｚｚｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｅｃｔｉｏｎ??
喷雾降尘的过程是极其复杂的过程，雾滴捕尘的机理有很多，主要分为惯性碰撞捕??集、拦截捕集、静电捕集、布朗扩散捕集、重力捕集、涡流凝结六大部分。雾滴捕集粉??尘的机理如图２．３所示。??１．惯性碰撞；２．拦截捕集３．布朗扩散；４．重力沉降??１．?Ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；?２．?Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｏｒ?ｃａｐｔｕｒｅ?３．?Ｂｒｏｗｎｉａｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；?４．?Ｇｒａｖｉｔｙ?ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ??图２．３雾滴捕集粉尘的机理示意图??Ｆｉｇ．２．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｆｏｇ?ｄｒｏｐ?ｃａｐｔｕｒｅ?ｄｕｓｔ．??（ｉ）惯性碰撞捕集??大颗粒粉尘在空气中处于运动状态时，由于惯性作用的影响，无法绕过运动轨迹上??的液滴而被捕捉，称为液滴的惯性碰撞捕集作用。液滴惯性碰撞捕集粉尘微粒的能力取??决于气流的速度，粉尘移动路线以及液滴自身的捕集能力。液滴惯性碰撞捕集尘粒的效??率如式（２．１７）：??孤立液滴的捕集效率是斯托克斯数心和雷诺数札的函数，对于势流和心＞０．２的??流动，Ｗｏｎｇ和Ｊｏｈｎｓｔｏｎｅ提出捕集效率为｜５６１：??（ｖ?＼２??（２，７）??式⑷？）中，『液滴惯性謝童捕集效率斯托克斯数々智。其中
（ａ）小颗粒?（ｂ）大颗粒??（ａ）?Ｓｍａｌｌ?ｐａｒｔｉ?ｃａｌ?（ｂ）?Ｌａｒｇｅ?ｐａｒｔｉ?ｃａｌ??图３．１不同颗粒粒径的相位差??Ｆｉｇ．３．１?Ｐｈａｓｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??．１．２多谱勒激光干涉仪介绍??本课题使用的数据采集和分析系统为美国Ａｒｔｉｕｍ公司生产的相位多普勒激光，此系统以多普勒效应为基础，可以对雾场中雾滴的尺寸和速度进行测量，通过两测器收集散射光的多普勒相位差和频移，这样就可以得到雾滴的大小和速度，该系自带软件，软件对信息有着更为直观的处理｜６９＿７１１。这个系统主要由：光束发射器和器、信号分析器、自动设备管理系统软件包三部分组成。??（１）光束发射器和接收器??多普勒激光干涉仪的激光是由激光发射器发出的源于单色相千光光源，该系统由发射器及一个接收器构成｜７２１，如图３．２所示。发射器可以发出蓝光和绿光，让发射出交于一点的两束光后，接收器接受雾滴产生的散射光来得到散射光的频率的变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿井下气水喷雾雾化特性及降尘效率理论研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,桂哲,苟尚旭,舒威,谭烜昊. 煤炭学报. 2016(09)
[2]大采高综采面风流-呼尘耦合运移规律CFD数值模拟[J]. 周刚,张琦,白若男,徐茂,张明光. 中国矿业大学学报. 2016(04)
[3]基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响[J]. 周刚,薛娇,程卫民,聂文,王昊. 工程科学学报. 2015(12)
[4]不同变质程度煤尘润湿性差异的13C-NMR特征解析[J]. 周刚,程卫民,徐翠翠,聂文. 煤炭学报. 2015(12)
[5]煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,汤梦,张文,桂哲. 煤炭学报. 2015(09)
[6]煤矿井下高压喷雾雾化特性研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,汤梦,张文,桂哲. 环境工程学报. 2015(09)
[7]诱导气流对转载点雾化特性影响规律的数值模拟与试验[J]. 陈曦,葛少成. 煤炭学报. 2015(03)
[8]煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析[J]. 周刚,聂文,程卫民,王昊. 煤炭学报. 2014(10)
[9]矿用风水雾化器液滴破碎机理及其降尘效率研究[J]. 侯腾彦,高贵军,刘邱祖. 矿山机械. 2014(07)
[10]基于Fluent软件的高压喷雾捕尘技术数值模拟与应用[J]. 陈曦,葛少成. 中国安全科学学报. 2013(08)
博士论文
[1]综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究[D]. 周刚.山东科技大学 2009
[2]多相流颗粒运动特性的激光测试技术研究[D]. 吴学成.浙江大学 2007
[3]纯水液压细水雾灭火系统研究[D]. 范明豪.浙江大学 2003
硕士论文
[1]不同燃料的喷雾特性研究[D]. 郭川.河南科技大学 2013
[2]综采工作面高效喷雾降尘技术研究[D]. 李高峰.西安科技大学 2010
[3]旋流泵内部液固两相流场的计算及PDPA实验研究[D]. 高波.江苏大学 2007
本文编号：3626482
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