射流吸气式混合雾化降尘喷嘴参数优化实验研究

为了提高射流水雾化效果,设计了一种利用射流液体形成负压吸入气体形成混合流的高效雾化喷嘴,通过雾化性能测试实验优化了该喷嘴的关键参数,以优化的最佳参数进行降尘实验,并与Y型射流喷雾进行对比。结果表明:射流管直径、射流管伸出量以及喉径比对混合雾化降尘喷嘴的雾化性能影响程度依次为:射流管直径喉径比射流管伸出量;增大水流压力明显能提高雾化效果;通过正交分析确定最佳的参数配合效果为射流管直径3.5mm、射流管伸出量3mm以及喉径比为3。通过和Y型射流喷嘴喷雾降尘效果的对比,得到射流吸气混合雾化喷嘴对全尘和呼吸性粉尘的控尘效率分别达到91.24%和88.03%。     

基于CFD的纵向旋流喷嘴参数优化

为解决矿用旋流喷嘴耗水量大、雾化效果差的问题,提出影响喷雾效果的相关参数:旋流芯螺旋角度、喷嘴收缩段与旋流段长度比;运用CFD流体力学和VOF多相流理论对喷嘴内部流场进行数值模拟分析。仿真结果表明:旋流芯螺旋角对喷嘴出口速度和湍流动能影响较大,根据需要适当增大螺旋角有利于提高雾化效果,进口压力相同时螺旋角为40°的喷嘴出口速度增幅最明显;合理选择收缩段与旋流段长度比可有效提高喷嘴雾化能力,两者长度相等时出口水平中心速度峰值位于轴心,水流出射均匀、喷雾效果较好。     

气水两相流喷嘴特征结构对雾化性能影响的实验研究

设计加工了一种气水两相流雾化喷嘴和一套完整的实验系统,进行了不同特征结构参数下的雾化效果实验。研究表明,气孔的数量与孔径、水孔的孔径、气孔偏移角、出雾口形式均对两相流喷嘴的雾化性能有很大的影响,其中,气孔偏移角在低压能源下对喷嘴雾化颗粒尺寸分布有重要影响。为低能耗,小粒径的喷嘴结构的优化和除尘装置的设计提供了理论依据和关键技术支撑。     

矿井喷雾降尘超声雾化激振喷嘴参数优化仿真分析

为了提高矿井喷雾降尘用喷嘴的水射流雾化效率,设计了一种结合自激振荡的高效雾化喷嘴,并通过数值仿真的方法对其关键参数进行优化。研究结果表明:当通道内有流体通过时产生了速率呈现层状分布特征,在喷嘴腔内形成涡旋流场,在靠近谐振腔的前部区域喷嘴速度达到100 m/s以上;当超声波和自激振荡波发生共同作用时,喷嘴内达到最优湍流扰动效果,获得更优的雾化效果;当角度变小后获得更大的内腔体积,处于60°～70°的碰撞壁角度范围内,涡旋对喷嘴内腔形成充满状态,获得更明显湍流作用;在谐振腔达到3 mm的深度时,实现了最优灌入效果,并且激波也明显增强;随着谐振腔深度的增加,湍流动能表现出单调减小的变化规律;处于更大的谐振腔深度下,湍流动能随之提高,由此实现更强湍流作用。     

矿用降尘自激振荡喷嘴腔体直径仿真和实验优化

针对影响自激振荡喷嘴的关键参数,分别利用流体动力学软件仿真和实验测试研究了自激振荡喷嘴内外流场。结果表明:在贴近喷嘴两侧壁面处及碰撞壁处会产生涡旋,涡旋的存在可以基本充满整个喷嘴内部腔体,使喷嘴内部湍流扰动得到加强。腔体直径准15 mm喷嘴内部扰动达到最强。雾化粒度D_(50)随着射流水压的增加均表现出减小的变化规律。雾化粒度D_(50)随喷嘴腔体直径的增加表现出单调减小的变化规律。综合考虑选取喷嘴腔体直径准15 mm是较为优的选择。     

脉冲来流下自激振荡喷嘴仿真研究

保证自激振荡喷嘴结构参数不变,利用FLUENT软件对脉冲来流喷嘴的振荡特性仿真分析。通过设定不同来流频率和来流速度,分析了腔内压力和速度变化趋势。仿真结果表明,脉冲来流会显著提高射流振荡效果,且当来流频率接近喷嘴装置固有频率时,出口压力峰值最大可提高3.2倍;来流速度与喷嘴结构存在一个最优匹配关系,使射流出口压力峰值达到最大。仿真结果与基于涡旋理论的自激振荡发生机理结论相符,对自激振荡喷嘴优化设计具有一定的指导意义。     

基于CFD的矿用旋流喷嘴结构仿真研究

煤矿降尘喷雾系统的核心部件为喷嘴,喷嘴的雾化效果直接影响降尘的效率和效果,为研究旋流喷嘴的雾化效果,利用Fluent仿真软件对喷嘴导流芯旋流腔圈数及喷嘴出口长径比进行数值仿真模拟,同时对喷嘴局部能量损失提出相应优化。结果显示:旋流状态下流体的平均出口速度可以大大提高,相同进口压力下随着旋流腔圈数的增多,流体出口速度会降低;喷嘴出口长径比对出口湍流动能影响较大,一定条件下增大长径比可以提高雾化效果;出口轮廓会影响喷嘴局部能量损失,收缩角局部设置成流线型能量损失减少。     

公路隧道喷雾降尘数值模拟与应用

为了降低公路隧道施工过程中的粉尘浓度,减少对施工人员的危害,针对辛庄高速公路隧道的实际特点,运用Fluent软件模拟不同参数下喷雾装置的雾化效果,结合现场实测数据,采用雾化效果充分的气水喷雾降尘工艺封闭隧道断面。结果表明,喷雾压力越大,雾粒直径越小,雾化效果越好;雾化角度越大,喷雾覆盖面积越大,雾化效果越好;喷嘴直径越小,耗水量越小。现场应用降尘效率达到54%,雾化范围可扩散至50~150 m,降尘效果明显。     

基于正交试验的内混式空气雾化喷嘴结构参数优化

为掌握结构参数对内混式空气雾化喷嘴雾化特性和降尘效率的影响规律，从而获得经济合理的喷嘴结构参数，采用自行设计开发的喷雾降尘试验平台，应用正交设计方法，开展了不同结构参数组合下的喷嘴雾化特性及降尘效率试验。试验结果表明：随着液体帽注水孔直径的增大，喷嘴水流量不断增加，而气流量不断减小；喷嘴气流量随液体帽注气孔数量增加而增大，喷嘴水流量受液体帽注气孔数量的影响较小。当逐渐增大注水孔直径时，索太尔平均粒径（Dsm）不断增大；Dsm随着注气孔数量的增加呈现出先减小后增大的变化规律，当注气孔数为4时达到最小值，雾化效果最好；空气帽出口直径为2.0 mm和2.5 mm时，喷嘴雾滴粒径较小。全尘和呼吸性粉尘降尘效率均随着液体帽注水孔直径和注气孔数量的增加呈现先增大后减小的变化规律，并分别在注水孔直径为1.5 mm和注气孔数量为4时获得最佳的降尘效果；随着空气帽出口直径的增大，全尘和呼吸性粉尘降尘效率均有所提高，但空气帽出口直径大于2.0 mm后，降尘效率增幅较小。综合考虑喷嘴雾化特性参数和降尘效率，对于喷嘴空气帽，其出口直径应选择2.0 mm；对于喷嘴液体帽，注水孔直径为1.5 mm和注气孔数量为4...     

超声波雾化喷嘴共振腔对雾化特征的影响研究

针对流体动力式超声波雾化喷嘴空间分布不均、噪声大的问题,采用数值模拟结合实验的方法,对喷嘴共振腔对雾化特征的影响进行了研究,计算获得共振腔的振荡特性,拍摄到了雾化近场特征,并测量了液滴的平均粒径及喷嘴噪声声压级。研究结果表明：对于目标喷嘴,吞吐模式与非吞吐模式下共振腔的压力振荡频率分别由喷嘴压力比和几何结构决定;吞吐模式下,共振腔深度增大导致压力振荡频率降低,容易导致喷嘴产生过大噪声,而过小的深度会导致腔口膨胀气流流速过低;共振腔内径对振荡频率影响较小,但内径过大会导致液滴空间分布不均及压力振幅下降;喷口到腔口的间隔距离影响声压级大小,喷嘴索特平均直径与声压级大小成反比。     

内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘效率研究

为了掌握内混式空气雾化喷嘴喷雾特性及降尘性能,借助自主研发的喷雾降尘实验平台,对内混式空气雾化喷嘴与X旋流型压力喷嘴流量、雾化角、射程、雾滴体积分数、雾滴粒径、雾滴速度等喷雾特性参数及降尘效率进行了实测,并对实验结果作对比分析。结果表明:随着供水压力的增加,内混式空气雾化喷嘴水流量和气流量分别呈指数形式递增和递减,气液质量流量比不断下/2次方成正比。随着供水压力的增加,2种喷嘴的雾化射程、雾滴体积分数及雾滴速度均增大。X旋流型压力喷嘴雾化角明显大于空气雾化喷嘴,其喷雾作用范围更宽;随着供水压力的不断提高,空气雾化喷嘴雾化角呈现先增大后减小的变化规律,而压力喷嘴则一直以较小的幅度不断减小。空气雾化喷嘴由于有压缩空气作为助力,在供水压力较低时能获得较为理想雾滴粒径,且随着供水压力的增大,雾滴粒径不断增大;普通压力喷嘴的雾化粒径随着供水压力的提高而减小,且需在较高的供水压力下才能获得理想的雾滴粒径。在相同的供水压力下,空气雾化喷嘴雾滴粒径和水流量均小于压力喷嘴,而雾滴体积分数、雾滴速度及降尘效率均高于压力喷雾。气水喷雾较压力喷雾具有明显的优势,获得相同的降尘效率,气水喷雾耗水量仅约为压力喷雾的一半。     

出口直径对内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响

为了掌握喷嘴出口直径对气水喷雾降尘的影响,基于自行设计的气水喷雾降尘实验平台,对不同出口直径的空气雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测,并对实验结果作对比分析。研究结果表明:随着出口直径的增加,喷嘴耗水量几乎保持线性增长,而耗气量呈现指数增长的变化趋势;喷雾射程和雾滴体积分数均随着出口直径的增大不断增大,而雾化角先增大后减小;出口直径为2. 0 mm的喷嘴雾化质量最好,所形成的雾滴索太尔平均直径D[3,2]最小,且雾滴粒径呈现正态分布,雾滴尺寸较为集中;雾滴速度沿喷嘴轴线方向不断衰减,且喷嘴直径越大雾滴速度衰减越缓慢;随着喷嘴直径的增加,雾滴速度呈现先增大后减小的变化规律;全尘和呼吸性粉尘降尘效率随着喷嘴出口直径的增加均有所提高,但增幅较小;综合考虑喷嘴降尘性能、耗水量和耗气量等因素,在采掘作业场所进行气水喷雾降尘时,选择出口直径为2. 0～3. 0 mm的空气雾化喷嘴较为合适。     

喷嘴螺旋倾角对雾化性能影响的试验研究

通过试验研究以理解螺旋喷嘴的雾化性能。利用激光粒度分析仪和高速摄像机试验研究了喷雾锥角,喷嘴流量,喷雾射程,粒子速度,雾滴的平均直径(SMD)等性能参数。结果表明,在同一喷射压力下,液体的喷射距离、喷嘴出口雾化角和雾粒的轴向速度都随着喷嘴螺旋倾角的增大而减小,然而,喷嘴流量和雾粒SMD随着喷嘴螺旋倾角的增大而增大。在系统喷射压力为2 MPa时,螺旋倾角对喷嘴流量的影响最小,其减小幅度仅为0.004 L/s;且在距喷嘴口25 cm处,30°螺旋喷嘴在系统压力为3 MPa时,雾粒SMD最小,最小为30.04μm;在系统喷射压力为3 MPa时,螺旋倾角对雾粒轴向速度的影响最大,其速度变化幅度为10.3 m/s。     

掘进机外喷雾负压二次降尘装置的研制与应用

为了有效喷雾沉降综掘工作面掘进机截割产尘,数值模拟确定了喷雾负压二次吸风装置吸风及内部风流场的运移规律,研制了可形成完全覆盖截割产尘的水雾幕及对截割臂周围粉尘有效吸入净化的新型掘进机外喷雾负压二次降尘装置,并对其性能进行了测定实验,结果表明:喷雾压力由2 MPa增大至8 MPa过程中,选用喷嘴在4 MPa压力时,喷雾场雾化角及距喷口1.5 m处雾滴群的索特平均直径D32分别为87.6°及56.295μm,综合雾化性能最优,新型装置的气液比先增大后减小,4 MPa时达到最大值1.269,因此,选定4 MPa为最佳喷雾压力;新型装置的现场试验结果表明:相对于原有方式,对全尘和呼尘的平均降尘率分别提高了19.4%和20.1%,其中,负压二次降尘分别提高了6.0%和6.5%。     

我国职业病诊断标准的现状及建议

针对传统雾化喷嘴喷雾捕集微小粉尘效率不佳的问题,利用自主搭建的喷雾特性和降尘效率测试实验系统,对比分析超音速虹吸式空气雾化喷嘴与内混式空气雾化喷嘴的雾化性能和降尘效率。研究结果表明：随着供气压力增高,雾滴粒径逐渐减小;雾滴粒径随喷嘴出口距离的增加而增大;最佳雾化条件下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化粒径更小且雾滴分布均匀;距喷嘴30~60 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越小;距喷嘴60~90 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越大;在最佳雾化条件下,超音速虹吸式喷嘴对全尘、呼吸性粉尘的降尘效率高达91.46%、90.77%,内混式喷嘴的降尘效率仅为80.31%、75.22%,超音速虹吸式空气雾化喷嘴对煤粉全尘与呼吸性粉尘的除尘效率更高,降尘效果更佳。

     

巷道洒水车喷嘴选择及优化布置

对巷道喷雾洒水车的喷嘴选择及布置情况进行了研究。为加大雾化角度,喷嘴选用螺旋喷嘴,通过Fluent流体力学得到了单个喷嘴的水流压力图和流速图。利用空间几何确定6个喷嘴的安装分布,并通过Fluent软件进行了喷雾颗粒的仿真分析,得出的喷雾轨迹图,验证了喷嘴选择及布置的合理性。     

气水喷雾除尘效果实验研究

在矿山生产中会产生大量的粉尘，严重污染了工作面的环境，对工作面工人的身体健康造成了极大的威胁。在大部分的金属矿山中，落矿点和转载点是主要的粉尘产生源，而气水喷雾对于治理落矿点与转载点的粉尘有着十分有效的效果。实验以紫金山铜矿为背景，对气水喷雾的喷头型号以及口径进行了优化实验研究，得出了口径为1.5 mm可调广角的喷头雾化效果最好，气雾的平均粒径基本上在15~30 μm之间，能够有效地扑集工作面空间飞扬的粉尘。1.5 mm口径的可调广角喷嘴在气雾的雾化角为47.5 °时最佳除尘距离为270 cm，非常适合矿山井下的除尘系统。为验证1.5 mm口径的可调广角喷嘴的除尘效果，选择在紫金山铜矿进行现场实验，验证了该喷头的除尘效果，除尘效率在90%以上，能够极大地改善矿山工人的工作环境，使得工人的身体健康得到保障。     

高压雾化特性及降尘技术试验研究

通过对不同压力条件下孔径为0.15mm的撞针式高压雾化喷嘴的雾化粒径进行分析,并利用自制的高压雾化降尘试验系统对不同压力条件下的雾化降尘效果进行测试,通过降尘试验结果与雾化效果进行定性、定量分析,指出高压雾化压力与雾化粒径及降尘效果有着正向联系,但雾化压力增加到一定程度,降尘效果增加不再明显,试验研究数据表明该型号高压雾化喷嘴的最佳工作条件应为6MPa。     

水射流割缝喷嘴几何参数优化数值模拟研究

应用SolidWorks软件建立水射流割缝喷嘴内部流场的三维模型,采用标准κ-ε湍流模型模拟喷嘴内部流场,并分析了喷嘴出口速度和动压,将模拟结果用于割缝喷嘴参数的优化。研究表明,对喷嘴性能影响最大的是收缩角和长径比,喷嘴出口处的水平流道对喷嘴性能也有重要影响。     

长壁开采切顶短壁梁理论及其110工法——第三次矿业科学技术变革

为了提升磨料水射流系统切割坚硬厚顶板的效率,利用数值模拟软件研究了喷嘴结构参数对磨料颗粒的速度及其分布的影响规律。结果表明：随着水喷嘴直径的增加,磨料的出口速度增大,在出口截面上,磨料颗粒主要集中在水射流外边界区域;当磨料入口角度和位置分别为60°和3 mm时,磨料颗粒的速度最大,轴线区域集中度最好。基于以上规律,对影响因素进行正交实验及方差分析,得出最优参数为水喷嘴直径1 mm,磨料入口位置为0 mm,角度为60°。通过割缝实验对比,发现喷嘴优化后割缝宽度减小了12.0%,深度增大了26.5%。