矿井柴油机尾气分布特性的相似实验研究

发布时间：2017-09-28 14:39

  本文关键词：矿井柴油机尾气分布特性的相似实验研究

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【摘要】：随着地下矿井开采技术的发展,无轨胶轮车在矿井的使用极大的改变了传统矿井的运输模式,不仅提高了工作进度,而且节约了人力并降低了劳动强度。但其排放的尾气严重威胁人体健康。论文对矿井内柴油机尾气排放特性的分布进行实验研究,分析尾气中可吸入颗粒物及有害气体在矿井不同风速和不同车速下的分布规律。研究结果可预测井下柴油机尾气在巷道中的分布规律,对保护人体健康,保障井下安全作业有一定意义。参照陕西红石岩煤矿实际巷道尺寸,根据相似理论搭建了1:10的模拟巷道实验系统。通过对模拟巷道内不同风速和不同车速下的相似模拟,研究了在不同实验条件下柴油机尾气中可吸入颗粒物和CO、CO2及CH4气体的浓度分布,揭示了风速和车辆运行速度对尾气中的可吸入颗粒物和CO、CO2及CH4气体浓度在矿井巷道内分布的影响。实验结果表明:尾气浓度中,CO2整体浓度是最大的,CH4的浓度在所测气体中的浓度是最小的。风速对柴油机尾气的浓度分布影响较大。在巷道同一测点处,可吸入颗粒物和CO、CO2及CH4的浓度随风速的增加而减小,但不呈线性关系,说明在矿井中,按照节能及控制污染物浓度的要求,风速应控制在适当的范围内。在巷道同一截面上,在风速作用下,由于高温导致了巷道上部气体浓度大,下部空间浓度小,使得气体浓度在巷道内上下分层现象比较明显。在巷道同一高度的走向上,由于气体密度的不同,导致风速和车速对各种气体的浓度分布规律差异较大。在巷道同一截面上,在车辆怠速时,由于扩散作用,靠近小车前端处可吸入颗粒物、CO和CO2浓度是最大的;在正常行驶时,相同测点处,可吸入颗粒物和CO2的浓度随车速增加而增大,CO和CH4浓度随车速增加而逐渐减小,且在车速为0.5m/s时CH4的浓度最小。车速为0.5m/s时的速度是中速行驶,即无轨胶轮车在实际矿井下中速行驶时柴油机尾气中的CH4浓度最小。
【关键词】：矿井 无轨胶轮车 尾气 浓度分布 可吸入颗粒物
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X752
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究意义9-11
• 1.3 研究现状11-17
• 1.3.1 国内外环境空气中有害物浓度限值11-15
• 1.3.2 国内外研究现状15-17
• 1.4 研究内容、研究方法及技术路线17-19
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 研究方法及技术路线17-19
• 2 模拟巷道实验系统的建立19-27
• 2.1 相似模拟理论19-22
• 2.2.1 相似模拟条件19-20
• 2.1.2 相似模拟准则分析20-22
• 2.2 模拟巷道实验系统22-26
• 2.2.1 巷道模型主体构造22-23
• 2.2.2 无轨胶轮车模型构造23-24
• 2.2.3 通风系统相似性24-25
• 2.2.4 尾气测点的选择25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 尾气测量方法分析27-40
• 3.1 颗粒物排放的测量方法27-32
• 3.1.1 重量法27-28
• 3.1.2 β射线法28-29
• 3.1.3 光散射法29-30
• 3.1.4 压电晶体法30-31
• 3.1.5 振荡天平法31-32
• 3.2 气体排放测量方法32-34
• 3.2.1 气体采样方法32-33
• 3.2.2 气体检测方法33-34
• 3.3 模拟实验尾气的采集及分析方法34-39
• 3.3.1 尾气中颗粒物采集及分析系统34-37
• 3.3.2 尾气中气体采集及分析系统37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 风速对模拟巷道柴油机尾气分布的影响40-54
• 4.1 不同风速下巷道截面污染物分布特性40-45
• 4.1.1 不同风速下巷道截面可吸入颗粒物的分布特性41-42
• 4.1.2 不同风速下巷道截面CO的分布特性42-43
• 4.1.3 不同风速下巷道截面CO_2的分布特性43-44
• 4.1.4 不同风速下巷道截面CH_4的分布特性44-45
• 4.2 不同风速下巷道走向污染物分布特性45-53
• 4.2.1 不同风速下巷道走向可吸入颗粒物的分布特性46-47
• 4.2.2 不同风速下巷道走向CO的分布特性47-49
• 4.2.3 不同风速下巷道走向CO_2的分布特性49-51
• 4.2.4 不同风速下巷道走向CH_4的分布特性51-53
• 4.3 本章小结53-54
• 5 车速对模拟巷道柴油机尾气分布的影响54-67
• 5.1 不同车速下巷道截面污染物分布特性54-60
• 5.1.1 不同车速下巷道截面可吸入颗粒物的分布特性54
• 5.1.2 不同车速下巷道截面CO的分布特性54-56
• 5.1.3 不同车速下巷道截面CO_2的分布特性56-58
• 5.1.4 不同车速下巷道截面CH_4的分布特性58-60
• 5.2 不同车速下巷道走向污染物分布特性60-66
• 5.2.1 不同车速下巷道走向可吸入颗粒物的分布特性60
• 5.2.2 不同车速下巷道走向CO的分布特性60-62
• 5.2.3 不同车速下巷道走向CO_2的分布特性62-64
• 5.2.4 不同车速下巷道走向CH_4的分布特性64-66
• 5.3 本章小结66-67
• 6 结论与展望67-69
• 6.1 主要结论67-68
• 6.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 附录74

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本文编号：936428