煤矿二次负压降尘系统流场仿真及参数优化

发布时间：2017-06-01 13:15

  本文关键词：煤矿二次负压降尘系统流场仿真及参数优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：综采工作面的煤矿粉尘问题严重影响了煤矿井下的安全生产,危害了职工的身体健康。因此,了解综采工作面滚筒割煤时产尘的扩散规律,加强对喷雾降尘机理的研究,提高降尘系统的降尘效率,降低工作面粉尘浓度,改善工作环境,为综采工作面的高效生产提供安全保障具有非常重要的意义。二次负压降尘器是一种通过高速喷射水雾,利用水雾活塞原理形成的负压来达到卷吸粉尘并净化的高效降尘装置。本文基于流体力学理论,利用计算流体动力学软件ANSYS FLUENT对二次负压降尘器喷管的内外流场进行了数值模拟仿真,为优化其结构和工作参数匹配提供了理论参考。通过观察分析喷管内流场的仿真结果,可以得出不同的喷嘴喷射角度、喷射压力和喷管结构对二次负压降尘装置内部流场的影响规律,即其他条件不变时,随着喷嘴喷射角的增加,喷管吸气口端面边缘处的压力越来越大;随着喷射水压的不断提高,喷管喉管处产生的负压越来越强,即相对真空度也会逐渐变大;渐扩管长度一定时,随着扩散角度的增加,形成的负压,由开始的出口中心处比边缘强,逐渐转换为出口边缘处的负压比中心区域强,渐扩管角度变大出口端面的面积也随之增加,负压吸尘的面积范围也会变大,出口边缘的负压越大,越有利于对漂浮在出口附近的粉尘进行吸附,捕捉,沉降。通过正交优化试验,观察分析喷管外流场的仿真结果得出,在其他工况一定的情况下,喷嘴口径、喉管长度、喷射水压和渐扩管扩散角度对喷管外部速度流场的变化和气液比都有影响。各因素对喷管外速度流场降为零的距离影响由大到小依次是喷射水压、喷嘴口径、渐扩管角度和喉管长度。对气液比的影响由大到小依次是喷嘴口径、喷射水压、渐扩管角度和喉管长度。喉管的长度对气液比和喷管外部速度流场的影响效果很小,所以,在现场实际安装过程中,可以根据安装空间的大小进行适当的缩短,达到节省安装空间使装置结构紧凑的效果。
【关键词】：粉尘 负压捕尘 喷雾降尘 相对真空度 FLUENT 气雾两相流
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 1. 绪论9-22
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 煤矿粉尘的概述10-17
• 1.2.1 煤矿粉尘的危害11-12
• 1.2.2 粉尘防治技术国内外研究现状12-17
• 1.3 负压降尘技术在矿井下的应用17-21
• 1.4 本课题的研究内容21-22
• 2. 喷雾降尘机理22-32
• 2.1 液体的碎裂雾化过程22-29
• 2.1.1 射流雾化国内外研究现状22-26
• 2.1.2 喷雾的影响因素26-27
• 2.1.3 雾滴的形成27
• 2.1.4 雾化27-29
• 2.2 喷雾降尘理论概述29-31
• 2.3 负压降尘效率分析31
• 2.4 本章小结31-32
• 3. 负压降尘的原理及流场模型的建立32-41
• 3.1 负压降尘的原理32-33
• 3.2 FLUENT软件简介33-34
• 3.3 流体动力学方程34-35
• 3.4 气雾两相流的湍流模型35-38
• 3.5 多相流物理模型的选择38-39
• 3.6 离散相模型的求解过程39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 4. 负压降尘装置内流场仿真研究41-52
• 4.1 二次负压降尘器喷管内部流场的流动特性分析41
• 4.2 数学模型的建立41-42
• 4.3 几何模型的建立42-43
• 4.4 仿真参数的设置43-44
• 4.5 渐扩管扩散角度对喷管内部流场影响的仿真结果44-47
• 4.6 喷嘴喷射角度对喷管内部流场影响的仿真结果47-49
• 4.7 喷射压力对喷管内部流场影响的仿真结果49-50
• 4.8 本章小结50-52
• 5. 负压降尘装置外流场仿真研究52-69
• 5.1 滚筒割煤产尘的机理52-54
• 5.2 水射流卷吸机理54-56
• 5.3 喷管外部速度流场的正交试验56-58
• 5.3.1 正交试验原理概述56-57
• 5.3.2 喷管外部速度流场的正交试验设计57-58
• 5.4 负压降尘装置外流场仿真研究58-66
• 5.4.1 模型的建立及仿真参数的设置58-60
• 5.4.2 喷管外流场的速度仿真结果60-63
• 5.4.3 仿真试验结果分析63-66
• 5.5 耗水量及气液比的分析66-68
• 5.6 本章小结68-69
• 6. 结论及展望69-71
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果76-77
• 致谢77-78

【参考文献】

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：412689