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高压喷雾在炮采工作面应用研究

陈海安  
【摘要】: 井下粉尘对人体有严重的危害,对正常生产存在巨大的威胁。炮采工作面的产尘非常集中,粉尘浓度是其他工作面的3~5倍。随着煤矿绿色安全生产理念的提出,如何提高炮采工作面粉尘的降尘率是煤矿企业急需解决的重要课题。 本文首先分析了炮采工作面产尘机理及水喷雾降尘存在的问题,提出了炮采工作面高压水喷雾除尘的设想。通过对高压喷雾射流的破碎、降尘机理、单颗水滴捕尘效率和雾流特性的理论分析和研究,得出了粉尘在水滴附近运动方程的一种解析解,并在此基础上建立了单体雾粒捕集粉尘效率的数学模型。该模型显示:影响雾粒捕集粉尘的两个主要因素是雾粒的粒度和雾粒相对于空气气流的速度,这二者与水射流的压力和喷嘴结构有关。其次,研究了水的特性、喷嘴参数以及系统参数等因素对雾化效果的影响和雾流特性对降尘效果的影响,研究表明:喷嘴的布置方式和位置以及放炮前后的喷雾时间影响雾流的降尘效果。为了得到放炮前后最佳的喷雾时间,根据无返回力矩擒纵机构控制原理,提出无返回力矩擒纵机构在给定周期条件下的设计准则,设计一种新型定时控制阀,该阀能比较准确地控制喷雾的开停时间。最后,在对影响喷雾降尘效果因素研究的基础上,设计了炮采工作面高压喷雾除尘系统,分析表明,该系统设计合理,降尘效果显著,具有很高的推广价值。


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