压风细水雾在受限空间内灭火特性的实验研究

为提供一种适于煤矿防灭火需求的细水雾技术,提出了以压风为动力,通过自行设计的气液两相流雾化器,实现细水雾技术在煤矿的应用。建立了小尺度受限空间灭火实验平台,通过实验对利用压风生雾技术进行灭火的有效性进行了研究。研究表明:压风细水雾能有效熄灭受限空间内煤火,灭火迅速且效果明显。压风细水雾对CO等有毒有害气体生成具有明显的抑制作用,且能有效消减火场烟气,提高能见度,可为火场救灾提供良好基础。     

氮气-细水雾雾化装置内气体旋转射流场特性研究

为优化矿用氮气-细水雾防灭火技术中关键组成部分氮气-细水雾雾化装置的设计,利用球形5孔探针对气体经过整体式导叶起旋器在雾化装置扩张段所形成的速度场进行了试验测定,明确了装置的扩张段会形成明显的旋转射流流场。利用Fluent软件对5孔探针所进行的气体旋转射流场特性实验进行数值模拟,所得出的结果与实际实验结果具有较好的相符性,进一步确定了雾化装置内气体旋转射流场的特性,为以后雾化装置起旋器的设计工作奠定了基础。     

AEO3润湿褐煤性能及机理

为探究非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO₃)对褐煤的润湿性能及润湿机理,采用实验与模拟相结合的方法开展研究。利用表面张力和接触角评估AEO₃润湿褐煤性能,实验结果显示,AEO₃溶液浓度逐渐增加到1.37×10^-6 mol/L时,表面张力可由71.97 mN/m降为26.38 mN/m,接触角由73.35°降为28.43°。AEO₃溶液临界胶束浓度(CMC)为2.80 mmol/L,在达到CMC前,AEO₃降低水溶液表面张力和接触角的能力随浓度增加而增加。利用高速摄像技术,开展了液滴撞击实验,引入无量纲展铺系数以表征液滴撞击煤时液滴形态变化。分析得出液滴展铺过程发生动能、表面能、黏性耗散和摩擦耗散之间的动态转换。提高液滴撞击速度、合理添加AEO₃能够增大溶液在煤表面展铺面积,缩短润湿时间,利于提高润湿效果。使用Materials Studio软件,通过量子化学方法计算实验材料分子的静电势,并与润湿性进行关联分析,得出褐煤分子和AE...     

无机盐对表面活性剂润湿煤尘的影响

为提高表面活性剂润湿煤尘的效果,选择NaCl、Na2SO4、CaCl2、MgCl2共4种无机盐分别加入快渗T、SAS-60、OA-12、Lutensol XP-90表面活性剂中,以改善表面活性剂对煤尘的润湿性能。分别将4种无机盐按照0.1%的质量分数与质量分数为0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.60%、0.80%、1.00%的4种表面活性剂单体溶液进行复配,通过煤尘润湿沉降实验与最佳添加量确定实验,分别确定最佳无机盐以及最佳无机盐的最佳添加量。研究结果表明,NaCl对提高表面活性剂润湿煤尘的效果最好;对快渗T和SAS-60复配体系,NaCl的最佳添加范围为0.02%～0.2%,对OA-12和Lutensol XP-90复配体系,NaCl的最佳添加范围为0.02%～0.15%。     

大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术

为了解决大断面全岩巷综掘工作面高浓度粉尘问题,结合大断面岩巷综掘工作面产尘特点,在对大断面岩巷综掘工作面综掘机截割破岩的过程分析后,利用Fluent软件,对大断面岩巷综掘工作面粉尘运动场进行数值模拟,并分析了粉尘运动规律及粉尘浓度分布情况,依据泡沫降尘原理,设计了大断面岩巷综掘工作面泡沫降尘工艺系统,并在淮北朱仙庄煤矿北翼胶带运输大巷大断面岩巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,综掘岩尘主要集中在综掘工作面回风侧,在尘源下风向的某一回风侧浓度达到最大;泡沫降尘工艺系统制备的泡沫能包裹综掘机截割头,覆盖岩壁达到提前润湿岩体,减少和抑制粉尘的产生,同时又能阻断已产生粉尘的扩散通道,对全尘和呼吸性粉尘的平均降尘效率分别为86.2%和84.4%,是水喷雾降尘效率的3.6倍和4.6倍,取得了理想的降尘效果。     

矿用新型雾化装置气体流场数值模拟分析

为了优化矿用新型氮气-细水雾雾化装置起旋器的设计参数,采用Reynolds应力模型,利用CFD计算流体软件对雾化装置旋转气体流场进行数值模拟研究.结果表明:螺旋圈数为3的起旋器在扩张段形成的气体流场相对于螺旋圈数为1和2的起旋器,一是更早地出现了回流区,且回流区面积更大;二是能在雾化装置扩张段,特别是靠近喉部的部分,形成更强的气体切向速度场;三是在扩张段形成的流场湍流强度的数值和对称性明显大于前2种.因此螺旋圈数为3的起旋器更适合做雾化装置旋转气流的发生装置.     

平扇形泡沫喷嘴的覆盖效率研究

降尘泡沫的本构方程服从广义宾汉流体模型,为了提高除尘泡沫对尘源的包裹效果、获得较高的泡沫利用率,对平扇喷嘴的泡沫外流场进行了数值模拟和实验验证。发现现有的平扇喷嘴两侧开口的结构对泡沫的覆盖效果造成了不利影响。为了进行定量分析,定义了有效角度和有效长度,得出了平扇喷嘴的泡沫最优入口速度为3~5 m/s。     

纵轴式掘进机机载外喷雾喷射流型最优分析

提出了粉尘精细控制理念和喷嘴喷射流型优选标准。根据优选标准,对实心锥、平扇、弧扇3种喷射流型进行了理论分析,并在实验室进行了实验比较,理论和实验的研究结果均表明:弧扇流型是纵轴式截割作业情况下实现粉尘精细控制的最优喷射流型,单个弧扇喷嘴和平扇喷嘴的实际包裹面积分别是实心锥喷嘴实际包裹面积的2.35倍和1.38倍。     

矿井瓦斯燃烧事故灾害特点分析

煤矿井下瓦斯燃烧事故频发并易发展成为大范围火灾,在一定条件下能够转化为高强度的瓦斯爆炸,严重威胁井下工作人员和煤矿财产安全。通过对大量瓦斯燃烧事故案例的分析与总结,结合可燃气体燃烧基本原理、瓦斯流体动力学理论、煤矿火灾热动力学原理以及矿井火灾防治技术相关知识,从发生条件、发展过程、应急处理手段、与瓦斯爆炸事故的转化等几个方面分析了矿井瓦斯燃烧事故的灾害特点。从而为开展针对此类事故的防治理论及方法研究提供参考与借鉴。     

纵轴式掘进机机载外喷雾喷射流型最优分析

提出了粉尘精细控制理念和喷嘴喷射流型优选标准。根据优选标准,对实心锥、平扇、弧扇3种喷射流型进行了理论分析,并在实验室进行了实验比较,理论和实验的研究结果均表明:弧扇流型是纵轴式截割作业情况下实现粉尘精细控制的最优喷射流型,单个弧扇喷嘴和平扇喷嘴的实际包裹面积分别是实心锥喷嘴实际包裹面积的2.35倍和1.38倍。