固定床气体预分流器的优化设计研究

固定床反应器效率高低主要取决于反应区内气体流动均匀程度,入口处气体预分流器的优化设计非常重要。本文以某轴流固定床入口段为研究对象,采用数值模拟方法研究了入口空腔内气体流动情况,对比分析了加设预气体分布器的优势,并对比研究了分流器侧壁面开孔的孔隙率、孔径、开孔位置以及分布器尺寸等对流场气流分布的影响,并在此基础上提出优化建议。     

柴油机螺旋式进气道的流动特性分析

采用三维软件对4DB柴油机螺旋进气道的流动特性进行数值模拟,将计算得到的流量系数、涡流比与试验值进行对比,以此验证了模型的准确性。通过对进气道模型对关键流道截面的速度场与湍动能场的分布规律、进气道螺旋段气流流线局部剖视图进行深入分析,得出影响螺旋进气道流动性能的关键制约因素。结果表明,在进气门背面靠近气道入口一侧区域存在显著的气流涡旋,导致该处湍流耗散作用较为严重,引起较高的流动损失。局部涡旋的产生是造成该区域湍动能较高且气流流速降低的主要原因。     

入口弯管对矿用轴流通风机气动性能影响的数值研究

以某大型矿用低压轴流式通风机为研究对象, 采用气体动力学性能试验和数值模拟的方法研究了不同入口弯管对风机性能的影响, 重点分析了入口弯管引起的叶轮内部流动特征和损失分布的变化规律。研究结果表明, 风机入口采用弯管连接缩短了进口管道的轴向长度, 节省了地下空间, 但同时来流的均匀性受到影响。弯管内气流速度梯度较大, 管道内侧易发生流动分离, 产生回流区, 增大了流体流动时的能量损失, 风机的整体性能下降。弯管与叶轮入口之间的连接长度会影响内部流场, 当附加直管段较长时, 来流均匀性得到提高, 风机性能有所改善。     

脱硫塔烟气流场优化数值模拟

基于计算流体力学软件STAR-CCM+对喷淋塔内烟气流场进行了数值模拟。计算分析了净烟气出口位置、除雾器布置方式、加高塔体这三方面因素对塔内流场分布的影响,通过对流场及压降的模拟计算,得到优化净烟气出口布置、将除雾器由等高圆柱型改为台阶型、增大烟气入口与除雾器之间的距离,可使喷淋塔流场流动有所改善,烟气流场分布更加均匀。     

煤矿巷道通风过程流场分布数值模拟

基于巷道通风不畅而导致瓦斯含量超标造成严重的生产安全事故的情况时有发生,特别是在煤矿独头巷道掘进过程中,当巷道掘进工作面与联络巷道间距离过大时,需在掘进面采取强制通风,为研究巷道通风过程中的气流流动特性,应用商用流体分析软件CFX对某矿井掘进独头巷道通风过程进行数值模拟,得到气流在巷道内的分布情况,从而为后续通风工艺参数的选择与优化提供参考。     

微粒在旋风分离器中的分离特性与数值模拟

针对比较难分离的微粒,运用数值模拟方法对其在旋风分离器中的运动进行模拟。气固相研究分别采用了雷诺应力模型和拉格朗日模型,模拟出了旋风分离器中气流的流动特征和粒子运动特性。将模拟得出的旋风分离器的分离效率和实验结果比较,结果表明,对于粒径大于4μm的颗粒,数值模拟结果和实验结果吻合得比较好。     

高硫高砷金精矿三相流化床流动特征模拟

常温常压条件下基于欧拉模型, 利用Fluent软件对高1.6 m、内径0.09 m的高硫高砷金精矿三相流化床流动特征进行了数值模拟。模拟过程以空气为气相且为连续相, 液态水为液相, 密度为3.2 g/cm3、粒径为0.5 mm的高硫高砷金精颗粒为固相。模拟结果显示, 流场的压力从计算域的入口到出口逐渐降低,速度场的变化对气液固局部相含率的分布影响显著; 在径向上, 气含率(ε_g)从计算域中心往边壁降低, 在轴向上也逐渐降低; 固含率(ε_s)从计算域的入口到出口逐渐减小, 从计算域中心向边壁ε_s增加。模拟结果与实验结果一致, 可为合理设置气流速度以及金矿投放量提供依据。     

常规矿井水处理石英砂过滤池研究与数值模拟

用CFD软件fluent建立多孔介质的石英砂过滤池模型,并基于标准k-ε湍流模型对内部流场进行单相流动数值模拟,探究不同入口速度、滤层厚度对滤层流场静压分布、速度分布、过滤压降的影响。     

井下空压机硐室降温数值模拟及应用研究

随着开采深度的增加,越来越多大型设备安装在井下,导致井下机电设备硐室的高温热害尤为严重。针对某铁矿井下空压机硐室的实际情况,建立模型,应用FLUENT对其温度场、流场进行数值模拟,研究不同入口风速、温度等条件下硐室内温度场的变化规律。提出利用风障调节硐室流场、增加入口风速及降低入口温度等综合措施进行降温,使硐室出口温度降至29.7℃,满足规程要求,高温热害得到明显改善。     

产涡凝聚区流场及颗粒运动轨迹模拟研究

亚微米细微颗粒物凝聚技术是对亚微米细微粉尘进行阻隔和收集的有效方法。为了对亚微米细微粉尘凝聚装置中含尘气流流场及颗粒运动轨迹进行模拟,应用Fluent软件,采用格子波尔兹曼模型模拟含尘气流流场,采用离散相(discrete phase models,DPM)模型模拟颗粒运动轨迹,对不同速度入口下和不同粒径的颗粒轨迹分布进行了数值模拟和分析。结果表明:凝聚区中的产涡装置可以产生随速度变化的不同尺度的涡;随着颗粒粒径的减小,越易受湍流作用的影响,碰撞几率越大。     

压风机恒压自动控制系统的设计与实现

针对煤矿压风机房管网(井上往井下输送压缩空气的管路)压力波动大并且调节方式落后的问题,设计了一套压风机恒压自动控制系统。以PLC为控制核心,设计并给出了系统的硬件结构。详细介绍了恒压调度模型的建立和求解,并给出了恒压决策的程序流程。目前该系统运行良好,实现了管网气体的持续恒压输送。     

外边界条件下的天然气管道顺序输送压力特性研究

为提升天然气顺序传输时的传输精准度,提出研究外边界条件下的天然气管道顺序输送压力特性。建立天然气传输管道的有限元模型,确定天然气在管道内天然气水合物密度、管道内沉积物密度、管道内空气密度等水合物外边界条件参数;针对天然气顺序传输时,管道沿线传输压力、管道轴向压力以及天然气传输流速与天然气传输管道压力损失梯度之间的关系,确定天然气管道的顺序输送压力特性。结果可知,天然气在顺序传输时,管道压力不仅会随着传输距离的增大而减小,随着传输距离的增加缓和管道轴向压力,还会随着天然气流速的增加而出现先增大后减小的现象。     

短臂大采高综放工作面注氮防灭火工艺

为了确定乌东煤矿工作面合理的注氮流量、注氮管路间距和采空区起始注氮深度等重要注氮工艺参数,通过在工作面回风侧布置束管监测系统,连续监测回风侧采空区O2浓度变化规律,研究工作面在不同注氮流量、注氮管路间距条件下的采空区自燃"三带"分布规律。研究结果表明:乌东煤矿短臂大采高综放工作面合理注氮流量为259~622 m^3/h,采空区全断面注氮管路间距为20~40 m,开始注氮位置在架后15 m。     

尾矿浆体输送管道震动的分析与消除

根据容积泵流量、压力始终是脉动的特点,在分析隔膜泵排入管道内流体的流量Q、压力P与管道水利特性之间关系的基础上,采用在管道并联空气补偿罐的方法以达控制或消弱管道震动的目的。现场实际应用表明,所运用空气补偿罐的设计方法,对生产现场的工程师来说是很有实用价值。     

沉没炉顶吹熔炼铅自动控制系统设计

沉没炉顶吹熔炼铅系统,采用了富氧顶吹氧化熔炼工艺,应用PLC和工业控制计算机的典型结构,实现对炉内成分、温度、风量、管道气体流量、含氧量浓度进行实时检测及显示监控,根据含氧浓度调节进氧量、空气鼓入量,保证氧气浓度稳定在工艺要求的范围内。     

矿用灌浆注胶防灭火材料流动性能的实验研究

基于粉煤灰的灌浆技术是常用的一种矿井火灾防治方法,为解决灌浆过程中高浓度浆液远距离输送易堵塞管路的问题,研究了聚丙烯酰胺复合胶体添加剂PA加入前后粉煤灰浆液的悬浮性及其在管路中的固液两相流动特性。研究结果表明:随着粉煤灰添加量的增加,自悬浮性增强,且PA的适量加入可提高粉煤灰浆液悬浮效果;随着粉煤灰添加量的增加,PA添加量的增加对悬浮效果影响不大;从增稠和悬浮性能考虑,PA添加剂用量应控制在0.01%~0.02%;同时复合胶体材料在管道中以较高速度流动时具有的减阻性,有利于管道输送胶体;低速流动时,阻力大于水,胶体可大量滞留大煤层裂隙中,有利于堵漏风和灭火。     

充填料浆自流输送管道磨损机理研究

为解决矿山充填管道磨损严重而影响充填系统的稳定性的技术难题,采用现场调研、理论分析和数字模拟等方法对深井充填管道磨损机理进行了深入研究。研究确定了钻孔管道的主要磨损形式,利用控制变量法定量分析了不同影响因素对管道磨损的影响程度。提出了计算垂直钻孔管道中自由下落段高度的方法,建立了料浆对钻孔入口以及底部直角弯管的冲击力与磨损量的物理力学模型,确定了相关磨损位置的磨损区域大小。从动量、能量以及料浆相变理论等多角度探讨了充填管道的磨损机理,优化了管壁单位面积耗能量的计算式,提出了垂直钻孔自由下落段空气区内气体循环流动概念,并建立气体流动物理模型。     

矿井热水放热量及治理

针对我国越来越多的矿井面临热水危害的现象,分析了热水对矿井安全生产的主要危害。指出地下工程的热水有3种类型,而我国的矿井热水多属于断裂构造类型和沉积岩自流盆地类型,并对其进行了分析。矿井的热水与巷道内风流的热交换是较为复杂的,既包括潜热交换,又包括显热交换,矿井热水的放热量是由此2部分构成。计算了矿井热水采用有盖板水沟或管道排出时的放热量。对矿井热水的治理应采用综合措施,首先应采用超前疏干的方法降低矿井热水水位,对巷道内局部地点的矿井热水涌出采用辅助措施进行治理。     

矿井压风管路气液分离装置优化设计

压风系统是矿井安全生产最主要的系统之一。为解决井下压风管路水堵以及排液噪声的问题,对某矿气水分离装置的工作原理及产生的振动噪声进行理论分析,设计带导流板的气液分离装置并给出相关的设计建议,运用FLUENT软件对改进前后装置排液时的内部流场进行数值模拟。分析结果显示,改进前的装置轴心流体湍流动能较大且发生多次突变,改进后气流在到达排液口的过程中,罐体轴心流体湍流动能基本保持平稳状态,最后急剧上升到达出口,流动较为平稳,可以起到气液分离和减振降噪的作用。     

大流量气态CO2防灭火技术在采空区自燃火灾治理中的应用

为了治理采空区自燃火灾,利用CO2进行煤矿井下自燃火灾防治的研究,结合某矿150201综放工作面后部采空区自燃火灾的实际情况,对大流量气态CO2防灭火系统相关设备性能参数和技术工艺进行了详细阐述,对工作面适宜风量配备、采空区注气量、注气强度、注气方式及注气压力进行了计算。结果表明:大流量气态CO2防灭火系统产气量大,完全可以满足煤矿井下采空区防灭火工作要求;CO2灌注工艺参数与N2灌注工艺参数相似,在CO2管路释放口设在采空区的氧化带内的前提下,不会出现CO2从工作面涌出现象;液态CO2是化工厂的副产品,成本较低,有利于在煤矿井下防火工作中推广应用。