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钻孔口高射吸比水力旋转射流吸除尘的研究

曹化朋  
【摘要】: 目前,我国具有粉尘爆炸危险和尘肺病危害的矿井大量存在,严重威胁到煤矿安全生产和人员健康。作为煤层开采最基本的生产工序之一,钻孔是矿井主要的尘源之一。本文着眼于解决矿井下钻孔产生粉尘的治理问题,研制高效率的水力旋转射流吸除尘器,并对高射吸比水力旋转射流吸除尘器的除尘效果进行实验研究,其特点是结构简单,安全性能好,适用性广。 本文研究的主要内容有高射吸比水力旋转射流吸除尘机理,利用有限空间射流理论、计算流体力学、通风除尘、数理统计等理论研究分析高射吸比水力旋转射流吸尘与除尘基本原理,确定实验研究相关参数及其范围,对实验研究、数字模拟研究结果进行分析总结.实验研究包括参数优化实验和验证实验。参数优化实验主要是水力旋转射流吸除尘器结构与参数对吸尘量和吸尘效率的关系,包括不同喉嘴距、喉管长和除尘器结构、不同吸尘罩型式以及水压等对除尘器吸风量和吸尘效率的影响,验证实验是对理论研究和数值模拟含尘水力旋转射流中的运动过程、射流内部流场分布规律的验证。 本文研究的实验研究方法主要有实验室实验研究、数值模拟实验研究和现场工业性试验研究。实验室研究包括不同除尘器模型的制作、实验系统的建立、实验数据的测定分析等;采用正交实验的方法,选择最佳的实验方案,确定高压水力旋转射流吸风除尘器的最优结构尺寸,并分析得出水力旋转射流吸除尘器的最佳匹配参数;采用曲线拟合的方法分析不同吸尘罩型式对水力旋转射流吸除尘器吸尘效率的影响,找出针对钻孔口产生粉尘的最佳处理方式。数值模拟实验主要是对高压水力旋转射流吸风除尘器对钻孔口的除尘作用进行模拟计算,模拟结果表明,高压水力旋转射流吸风除尘器对钻孔作业时所产生的粉尘起到了很好的控制作用,有效地达到了除尘效果,提高了煤矿生产的安全系数。通过将高压水力旋转射流吸风除尘器及其配套设施应用于综采工作面风巷钻孔现场,有效地解决了钻孔作业时的粉尘污染的问题,现场的工业性试验结果体现了高压水力旋转射流吸风除尘器的经济性和实用性。 总之,通过数值模拟研究和工业性试验研究,有效地验证了实验研究的正确性,很好地说明了高压水力旋转射流吸风除尘器及其配套设施对治理钻孔作业时所产生的粉尘效果是安全和高效的。


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